【开关电源设计】PCB板物理设计全流程分析

在所有的开关电源设计里，PCB板物理设计全是最终一个环节，假如设计理论不合理，PCB可能会辐射源过多干扰信号，导致开关电源没有稳定工作，下列对于每个流程中所特别注意的事宜展开分析。

1.从电路原理图到PCB的产品开发流程

创建元器件主要参数－>键入基本原理网表->设计方案基本参数->手工制作合理布局->手工制作走线->认证设计方案－>复诊->CAM导出。

2.基本参数

邻近输电线间隔务必能够满足用电安全规定，并且为了方便操作控制生产制造，间隔也应尽可能宽些。最少间隔需要能适宜能承受的工作电压，在走线相对密度比较低时，电源线的间隔可适当增加，对高、低电频差距的电源线应尽量地短且增加间隔，一般情况下将走线间距设成8mil。焊盘里孔边沿到印制板外之间的距离远大于1mm，以免生产时造成焊盘破损。当与焊盘相连的布线较细时，要把焊盘与布线中间连接设计为水滴状，那样的好处在于焊盘不易脱皮，反而是布线与焊盘不容易断掉。

3.元器件合理布局

实践经验证明，就算电路设计图设计方案恰当，印制电源设计不合理，也对电子产品的安全性造成不良影响。比如，假如印制板两根细直线靠得很近，则会产生数据信号波型的延迟时间，在同轴电缆的用户产生反射面噪音；因为开关电源、地线的考虑不周全到所引起的影响，会让商品性能降低，因而，在规划印制线路板时，需要注意选用正确的方式。每一个开关电源都是有四个电流回路：

◆ 电源总开关沟通交流回路

◆ 导出整流器沟通交流回路

◆ 键入视频信号电流回路

◆ 输出负载电流回路键入回路

通过一个类似直流电的电流对键入电容充电，耦合电容关键具有一个宽带储能技术功效；类似地，导出耦合电容也用于存储来源于导出电子整流器的高频能量，与此同时清除输出负载回路的直流电动能。因此，输入输出耦合电容的连接线端十分重要，键入及导出电流回路可分别自打耦合电容的连接线端传送到开关电源；若是在键入/导出回路和电源总开关/整流器回路中间连接不能与电容器的连接线端可以直接相接，沟通交流动能会由键入或导出耦合电容并辐射源到环境里去。

电源总开关沟通交流回路和电子整流器的沟通回路包括高幅梯状电流，这种电流中谐波电流成份非常高，其工作频率远高于电源开关频率，最高值力度能高达不断键入/导出直流电电流力度的5倍，过渡时间一般大约为50ns。这俩回路最很容易产生干扰信号，所以必须在开关电源中其他印制线走线之前要先布好这种沟通交流回路，每一个回路的三种最主要的元器件耦合电容、电源总开关或电子整流器、电感器或变电器应彼此之间邻近地开展摆放，调节元器件部位使二者之间的电流途径尽量短。

创建开关电源规划的最好方式与其说配电设计类似，最好产品开发流程如下所示：

1.摆放变电器

2.设计方案电源总开关电流回路

3.设计输出电子整流器电流回路

4.传送到沟通交流电路的控制回路

设计输入电流源回路和输入滤波器 设计方案输出负载回路和输入输出过滤器依据电源的作用模块，对电源的所有元器件开展合理布局时，必须符合下列标准：

● 首先要了解PCB尺寸比例。PCB规格太大时，印制线框长，特性阻抗提升，抗噪音能力差，成本费也增加了；过小者排热不太好，且相邻线框会受影响。线路板的绝佳样子为方形，宽高比为3：2或4：3，坐落于线路板边缘元器件，离线路板边沿一般不低于2mm

● 摆放器件时应考虑到往后的电焊焊接，别太聚集

● 以各个作用电源的关键元器件为核心，紧紧围绕它去进行合理布局。元器件应匀称、工整、紧密地排序在PCB上，尽量避免和减少各元器件间的导线和联接,去耦电容尽可能接近器件的VCC

● 在高频率下相关工作的电源电路，要了解元器件间的分布参数。一般电源电路应尽量使元器件平行面排序。那样，不仅美观大方，并且装焊非常容易，便于大批量生产

● 依照电源电路的操作流程分配每个作用电路单元位置，使合理布局有利于数据信号商品流通，从而使数据信号尽量保持一致方向

● 合理布局的关键原则确保走线的布通率，挪动器件时要注意走线连接，把有联线联系的器件放在一起

●尽可能的减少环城路总面积,以抑止开关电源的辐射干扰

4.走线

开关电源中包含了高频信号，PCB上一切印制线都能够起到无线天线的功效，印制线尺寸和总宽会影响到特性阻抗和阻抗角，进而影响相频特性。即便是根据直流信号的印制线还会从邻近的印制线藕合到微波信号并导致电路问题(乃至再度辐射源出电磁干扰)。因而应先全部根据沟通交流电流的印制线设计成尽量短而宽，这就意味着务必把所有传送到印制线与传送到别的电源插头的元器件摆放得很近。

印制线长短与其说展现出的电感量和特性阻抗正相关，而总宽又与印制线电感量和特性阻抗反比。长短体现出印制线回应的光波长，长短越久，印制线能推送和接受无线电波的次数越小，它就会辐射源出更多射频能量。依据印制电路板电流大小，尽可能加租电源插头总宽，降低环城路电阻器。与此同时、使电源插头、地线的迈向和电流的方向一致，这样有利于提高抗噪音水平。接地装置是开关电源四个电流回路的最底层环路，做为电源的公共性定位点起到非常重要的作用，它是防止影响的主要方式。因而，在合理布局时应仔细斟酌接地线的摆放，把各种接地装置混和会导致开关电源没有稳定工作。

5.查验

走线设计方案结束后，需仔细检查走线设计方案是否满足设计师所制订规则，并且也需确定所制订规则是否满足印制板生产工艺流程的需要，一般检查线和线、线和元器件焊盘、线和全线贯通孔、元器件焊盘与连通孔、全线贯通孔与贯通孔间的距离是否可行，是否符合生产制造规定。电源插头和地线的总宽合不合适，在PCB中还有没有可以让地线扩宽的区域。留意：有一些不正确可以忽略不计，比如有一些连接器的Outline的一部分放到了板框外，查验间隔的时候会出差错；此外每一次改动过布线和焊盘以后，都需要再次覆铜一次。

复诊依据“PCB检查报告”，基本内容设计规则，层界定、线距、间隔、焊盘、通孔设定，还需要关键复诊器件规划的合理化，开关电源、地线互联网的布线，快速数字时钟互联网的布线与屏蔽掉，去耦电容摆放位置和连结等。

6.设计输出

导出光绘文档需要注意的事项：

● 必须输出层有走线层（最底层）、丝印层（包含高层丝印油墨、最底层丝印油墨）、阻焊层（最底层防焊）、打孔层（最底层），同时还要形成打孔文档（NC Drill）

● 设定丝印层的Layer时，不要选Part Type，挑选高层（最底层）和丝印层的Outline、Text、Line

● 在设定各层的Layer时，将Board Outline选为，设定丝印层的Layer时，不要选Part Type，挑选高层（最底层）和丝印层的Outline、Text、Line

● 形成打孔文档时，应用PowerPCB的默认设定，不要作一切更改