PCB設計技巧中開關電源的講解

在任何開關電源設計中，PCB板的物理設計都是最后一個環節。如果設計方法不當，PCB可能會輻射過多的電磁干擾，導致電源工作不穩定。下面對各個步驟的注意事項進行分析。

1.從原理圖到PCB的設計流程

創建元件參數->輸入原理網表->設計參數設置->手動布局->手動布線->驗證設計->評審->CAM輸出。

2. 參數設置

相鄰導體之間的間距必須滿足電氣安全要求，并且為了便于操作和生產，間距也應盡可能寬。最小間距至少應適合電壓。當布線密度較低時，可適當增大信號線的間距。高低電平差的信號線應盡量短，并加大間距。一般布線間距設置為8mil。焊盤內孔邊緣到印制板邊緣的距離應大于1mm，以免加工時出現焊盤缺陷。當與焊盤連接的布線較細時，焊盤與布線的連接應設計為水滴狀。這樣做的好處是焊盤不易剝落，但布線與焊盤不易斷開。

3. 組件布局

實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印刷電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性造成不利影響。例如，如果印制板的兩條細平行線靠得很近，就會形成信號波形的延遲，并在傳輸線的末端形成反射噪聲；電源和地線考慮不當所產生的干擾會降低產品的性能。因此，設計印制電路板時應采用正確的方法。每個開關電源有四個電流電路：

◆ 電源開關交流電路

◆ 輸出整流交流電路

◆ 輸入信號源電流電路

◆ 輸出負載電流電路 輸入電路

輸入電容采用近似直流電流充電，濾波電容主要起寬帶儲能作用； 同樣，輸出濾波電容也用于儲存來自輸出整流器的高頻能量并消除輸出負載電路的直流能量。 因此，輸入輸出濾波電容的端子非常重要。 輸入和輸出電流電路只能從濾波電容的端子連接到電源； 如果輸入/輸出電路與電源開關/整流電路之間的連接不能直接連接到電容器的端子，則交流能量將通過輸入或輸出濾波電容器輻射到環境中。

電源開關的交流電路和整流器的交流電路中含有高幅值的梯形電流。這些電流的諧波分量非常高，其頻率遠遠大于開關的基頻。峰值幅度最高可達連續輸入/輸出直流電流幅度的 5 倍。過渡時間通常約為 50ns。這兩個電路最容易產生電磁干擾，因此必須在電源中布線其他印刷線之前鋪設這些交流電路。每個電路的三個主要元件，濾波電容器、電源開關或整流器、電感器或變壓器，應彼此相鄰放置。調整元件位置，使它們之間的電流路徑盡可能短。

建立開關電源布局的最佳方法與其電氣設計類似。最佳設計流程如下：

1.放置變壓器

2. 設計電源開關電流電路

3.輸出整流電路設計

4.控制電路與交流電源電路連接

設計輸入電流源電路和輸入濾波器 設計輸出負載電路和輸出濾波器 根據電路的功能單元，電路各元件的布局應遵循以下原則：

● 首先應考慮PCB 尺寸。 PCB尺寸過大時，印制線長，阻抗增大，抗噪聲能力下降，成本增加； 如果太小，散熱差，相鄰線路容易受到干擾。 電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為3：2或4：3。 位于電路板邊緣的元件距離電路板邊緣一般不小于2mm

● 放置元件時要考慮到以后的焊接，不要太密集

● 以各功能電路的核心器件為中心，圍繞其布置。 PCB上元器件的排列應均勻、有序、緊湊，并盡可能減少和縮短元器件之間的引線和連線。 去耦電容盡量靠近元件的VCC

● 對于高頻工作的電路，應考慮元件之間的分布參數。 對于一般電路，元件應盡量并聯排列。 這樣不僅美觀，而且易于組裝焊接，易于批量生產

● 按照電路流程安排各功能電路單元的位置，使布局方便信號流向，并盡可能保持信號方向一致

● 布局的首要原則是保證布線的分布率。 移動元件時注意飛線的連接，有接線關系的元件放在一起

● 盡可能減小環路面積，抑制開關電源的輻射干擾

接線

開關電源包含高頻信號。 PCB 上的任何印刷線都可以充當天線。印制線的長度和寬度會影響其阻抗和電感，從而影響頻率響應。 即使是通過直流信號的印刷線也會耦合