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开关电源印制板的规划和PCB板布局

开关电源印制板的设计和PCB板布局-谈多年开关电源的设计心得,开关电源印制板的设计、印制板布线

  开关电源印制板的规划

  首先从开关电源的规划及出产工艺开端描绘吧,先说说印制板的规划。开关电源作业在高频率,高脉冲状况,归于模仿电路中的一个比较特别品种。布板时须遵从高频电路布线准则。

  1、布局:脉冲电压连线尽或许短,其间输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管衔接 线。脉冲电流环路尽或许小如输入滤波电容正到变压器到开关管回来电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容回来变压器电路中X电容要尽量接 近开关电源输入端,输入线应防止与其他电路平行,应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG衔接端。共摸电感应与变压器坚持必定距离,以防止磁巧合。如欠好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电 源的EMC功用影响较大。

  输出电容一般可选用两只一只接近整流管另一只应接近输出端子,可影响电源输出纹波目标,两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器材要和电解 电容坚持必定距离,以延伸整机寿数,电解电容是开关电源寿数的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解坚持距离,电解之间也须留出散热空间,条件答应 可将其放置在进风口。

  操控部分要留意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反应环路,在处理时要尽量防止其受搅扰、电流取样信号电路,特别是电流操控型电路,处理欠好易呈现 一些想不到的意外,其间有一些技巧,现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上显着叠加尖刺,由于搅扰限流 点比规划值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要接近开关管,可进步开关管作业牢靠性,这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。

  

  开关电源印制板布线准则

  线距离:跟着印制线路板制作工艺的不断完善和进步,一般加工厂制作出线距离等于乃至小于0.1mm现已不存在什么问题,彻底可以满意大大都使用场合。考虑 到开关电源所选用的元器材及出产工艺,一般双面板最小线距离设为0.3mm,单面板最小线距离设为0.5mm,焊盘与焊盘、焊盘与过孔或过孔与过孔,最小 距离设为0.5mm,可防止在焊接操作过程中呈现“桥接”现象。,这样大大都制板厂都可以很轻松满意出产要求,并可以把成品率操控得十分高,亦可完成合理 的布线密度及有一个较经济的本钱。

  最小线距离只合适信号操控电路和电压低于63V的低压电路,当线间电压大于该值时一般可依照500V/1mm经验值取线距离。

  鉴于有一些相关标准对线距离有较清晰的规则,则要严厉依照标准履行,如沟通进口端至熔断器端连线。某些电源对体积要求很高,如模块电源。一般变压器输入 侧线距离为1mm实践证明是可行的。对沟通输入,(阻隔)直流输出的电源产品,比较严厉的规则为安全距离要大于等于6mm,当然这由相关的标准及履行办法 确认。一般安全距离可由反应光耦两边距离作为参阅,准则大于等于这个距离。也可在光耦下面印制板上开槽,使爬电距离加大以满意绝缘要求。一般开关电源沟通 输入侧走线或板上元件距非绝缘的外壳、散热器距离要大于5mm,输出侧走线或器材距外壳或散热器距离要大于2mm,或严厉依照安全标准履行。

  常用办法:上文说到的线路板开槽的办法适用于一些距离不行的场合,趁便提一下,该法也常用来作为维护放电空隙,常见于电视机显象管尾板和电源沟通输入处。该法在模块电源中得到了广泛的使用,在灌封的条件下可获得很好的效果。

  办法二:垫绝缘纸,可选用青壳纸、聚脂膜、聚四氟乙烯定向膜等绝缘资料。一般通用电源用青壳纸或聚脂膜垫在线路板于金属机壳间,这种资料有机械强度高,有 有必定抗湿润的才能。聚四氟乙烯定向膜由于具有耐高温的特性在模块电源中得到广泛的使用。在元件和周围导体间也可垫绝缘薄膜来进步绝缘抗电功用。

  留意:某些器材绝缘被覆套不能用来作为绝缘介质而减小安全距离,如电解电容的外皮,在高温条件下,该外皮有或许受热缩短。大电解防爆槽前端要留出空间,以保证电解电容在十分状况时能无阻止地泻压。

  印制板铜皮走线留意事项

  走线电流密度:现在大都电子线路选用绝缘板缚铜构成。常用线路板铜皮厚度为35μm,走线可依照1A/mm经验值取电流密度值,详细核算可拜见教科书。为 保证走线机械强度准则线宽应大于或等于0.3mm(其他非电源线路板或许最小线宽会小一些)。铜皮厚度为70μm 线路板也常见于开关电源,那么电流密度可更高些。

  弥补一点,现常用线路板规划工具软件一般都有规划标准项,如线宽、线距离,旱盘过孔尺度等参数都可以进行设定。在规划线路板时,规划软件可主动依照标准履行,可节约许多时刻,削减部分作业量,下降出错率。

  一般对牢靠性要求比较高的线路或布线线密度大可选用双面板。其特色是本钱适中,牢靠性高,能满意大大都使用场合。

  模块电源队伍也有部分产品选用多层板,首要便于集成变压器电感等功率器材,优化接线、功率管散热等。具有工艺漂亮一致性好,变压器散热好的长处,但其缺点是本钱较高,灵敏性较差,仅合适于工业化大规模出产。

  单面板,商场流转通用开关电源简直都选用了单面线路板,其具有低本钱的优势,在规划,及出产工艺上采纳一些办法亦可保证其功用。

  今日谈谈单面印制板规划的一些领会,由于单面板具有本钱低价,易于制作的特色,在开关电源线路中得到广泛使用,由于其只要一面缚铜,器材的电器衔接,机械固定都要依托那层铜皮,在处理时有必要当心。

  为保证杰出的焊接机械结构功用,单面板焊盘应稍微大一些,以保证铜皮和基板的杰出缚着力,而不至于遭到轰动时铜皮剥离、断脱。一般焊环宽度应大于 0.3mm.焊盘孔直径应略大于器材引脚直径,但不宜过大,保证管脚与焊盘间由焊锡衔接距离最短,盘孔巨细以不阻碍正常查件为度,焊盘孔直径一般大于管脚 直径0.1-0.2mm.多引脚器材为保证顺畅查件,也可更大一些。

  电气连线应尽量宽,准则宽度应大于焊盘直径,特别状况应在连线于与焊盘交汇有必要将线加宽(俗称生成泪滴),防止在某些条件线与焊盘开裂。准则最小线宽应大于0.5mm.

  单面板上元器材应紧贴线路板。需求架空散热的器材,要在器材与线路板之间的管脚上加套管,可起到支撑器材和添加绝缘的两层效果,要最大极限削减或防止外力 冲击对焊盘与管脚衔接处形成的影响,增强焊接的结实性。线路板上分量较大的部件可添加支撑衔接点,可加强与线路板间衔接强度,如变压器,功率器材散热器。

  单面板焊接面引脚在不影响与外壳距离的前题条件下,可留得长一些,其长处是可增 加焊接部位的强度,加大焊接面积、有虚焊现象可即时发现。引脚长剪腿时,焊接部位受力较小。在台湾、日本常选用把器材引脚在焊接面弯成与线路板成45度 角,然后再焊接的工艺,的其道理同上。今日谈一谈双面板规划中的一些事项,在一 些要求比较高,或走线密度比较大的使用环境中选用双面印制板,其功用及各方面目标要比单面板好许多。

  双面板焊盘由于孔已作金属化处理强度较高,焊环可比单面板小一些,焊盘孔孔径可 比管脚直径稍微大一些,由于在焊接过程中有利于焊锡溶液经过焊孔渗透到顶层焊盘,以添加焊接牢靠性。但是有一个坏处,假如孔过大,波峰焊时在射流锡冲击下 部分器材或许上浮,发生一些缺点。

  大电流走线的处理,线宽可依照前帖处理,如宽度不行,一般可选用在走线上镀锡添加厚度进行处理,其办法有好多种

  1, 将走线设置成焊盘特点,这样在线路板制作时该走线不会被阻焊剂掩盖,热风整平常会被镀上锡。

  2, 在布线处放置焊盘,将该焊盘设置成需求走线的形状,要留意把焊盘孔设置为零。

  3, 在阻焊层放置线,此办法最灵敏,但不是一切线路板出产商都会理解你的目的,需用文字说明。在阻焊层放置线的部位会不涂阻焊剂。

  线路镀锡的几种办法如上,要留意的是,假如很宽的的走线悉数镀上锡,在焊接今后,会粘接很多焊锡,而且散布很不均匀,影响漂亮。一般可选用细长条镀锡宽度在1~1.5mm,长度可根据线路来确认,镀锡部分距离0.5~1mm 双面线路板为布局、走线供给了很大的选择性,可使布线更趋于合理。关于接地,功率地与信号地必定要分隔,两个地可在滤波电容处集合,以防止大脉冲电流转过 信号地连线而导致呈现不稳定的意外要素,信号操控回路尽量选用一点接地法,有一个技巧,尽量把非接地的走线放置在同一布线层,最终在别的一层铺地线。输出 线一般先经过滤波电容处,再到负载,输入线也有必要先经过电容,再到变压器,理论依据是让纹波电流都经过旅滤波%&&&&&%。

  电压反应取样,为防止大电流转过走线的影响,反应电压的取样点必定要放在电源输出最末梢,以进步整机负载效应目标。

  走线从一个布线层变到别的一个布线层一般用过孔连通,不宜经过器材管脚焊盘完成,由于在插装器材时有或许损坏这种衔接联系,还有在每1A电流转过期,至少应有2个过孔,过孔孔径准则要大于0.5mm,一般0.8mm可保证加工牢靠性。

  器材散热,在一些小功率电源中,线路板走线也可兼散热功用,其特色是走线尽量广大,以添加散热面积,并不涂阻焊剂,有条件可均匀放置过孔,增强导热功用。

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