开关电源,PCB

PCB概述

PCB（ Printed Circuit Board），中(zhong)文名称为印(yin)(yin)制电(dian)路(lu)板，又称印(yin)(yin)刷线路(lu)板，是重要的(de)电(dian)子部件(jian)，是电(dian)子元器(qi)件(jian)的(de)支撑体，是电(dian)子元器(qi)件(jian)电(dian)气连接的(de)载体。由于(yu)它是采用电(dian)子印(yin)(yin)刷术制作的(de)，故被(bei)称为“印(yin)(yin)刷”电(dian)路(lu)板。

PCB的作用与发展

（一）作用

电(dian)(dian)子设备(bei)采用印制(zhi)板(ban)后，由于同类印制(zhi)板(ban)的(de)一致性，从而(er)避(bi)免(mian)了(le)人工接线的(de)差错(cuo)，并(bing)可实现电(dian)(dian)子元(yuan)器(qi)件自(zi)动(dong)(dong)插装或贴装、自(zi)动(dong)(dong)焊锡、自(zi)动(dong)(dong)检(jian)测，保证了(le)电(dian)(dian)子设备(bei)的(de)质量，提高了(le)劳(lao)动(dong)(dong)生产率、降低(di)了(le)成本，并(bing)便于维(wei)修。

（二）发展

印制(zhi)板(ban)从单层(ceng)发(fa)展(zhan)到双面、多层(ceng)和(he)挠性，并且仍旧保(bao)持着各自的(de)发(fa)展(zhan)趋势。由于不断地(di)向高(gao)精度(du)、高(gao)密度(du)和(he)高(gao)可(ke)靠性方向发(fa)展(zhan)，不断缩(suo)小体(ti)积(ji)、减少成本、提高(gao)性能，使得印制(zhi)板(ban)在未来(lai)电子设备的(de)发(fa)展(zhan)工(gong)程中，仍然保(bao)持着强大的(de)生命(ming)力。

综述(shu)国内外(wai)对未来(lai)印制(zhi)板生产(chan)制(zhi)造技(ji)术发(fa)(fa)展(zhan)动向的(de)论述(shu)基本是一(yi)致的(de)，即向高密度(du)(du)，高精度(du)(du)，细孔径(jing)，细导线，细间距，高可(ke)靠，多(duo)层化，高速传(chuan)输，轻量，薄型方(fang)向发(fa)(fa)展(zhan)，在生产(chan)上(shang)同时向提(ti)高生产(chan)率，降低成本，减少(shao)污染，适应多(duo)品种、小批量生产(chan)方(fang)向发(fa)(fa)展(zhan)。印制(zhi)电(dian)路的(de)技(ji)术发(fa)(fa)展(zhan)水平，一(yi)般以印制(zhi)板上(shang)的(de)线宽，孔径(jing)，板厚/孔径(jing)比(bi)值为代表.

开关电源PCB的设计详解

（一）从原理图到PCB的设计流程

建立元件参数(shu)—>输入原理网表—>设计参数(shu)设置—>手(shou)工布局—>手(shou)工布线—>验证设计—>复查—>CAM输出。

（二）参数设置

相邻(lin)导(dao)线间(jian)距(ju)(ju)(ju)必(bi)须能(neng)满足电气安全要(yao)求，而且(qie)为(wei)了(le)便(bian)于操(cao)作(zuo)和(he)生产，间(jian)距(ju)(ju)(ju)也应尽量宽(kuan)些。最小间(jian)距(ju)(ju)(ju)至少要(yao)能(neng)适(shi)合承受的电压(ya)，在布线密度(du)较低时，信号(hao)线的间(jian)距(ju)(ju)(ju)可适(shi)当(dang)地加(jia)大，对高、低电平悬殊的信号(hao)线应尽可能(neng)地短且(qie)加(jia)大间(jian)距(ju)(ju)(ju)，一(yi)般(ban)情况下将(jiang)走线间(jian)距(ju)(ju)(ju)设(she)为(wei)8mil。

焊盘内(nei)孔边缘到(dao)印制(zhi)板(ban)边的距离要(yao)大于(yu)1mm，这样可以避免(mian)加工时导致焊盘缺损。当(dang)与焊盘连接(jie)的走线较细时，要(yao)将焊盘与走线之间的连接(jie)设(she)计(ji)成水滴状，这样的好处是焊盘不(bu)容(rong)易(yi)起皮(pi)，而(er)是走线与焊盘不(bu)易(yi)断开(kai)。

（三）元器件布局

实(shi)践(jian)证明(ming)，即使电路(lu)原理图设计(ji)正(zheng)确(que)，印(yin)制电路(lu)板(ban)(ban)设计(ji)不当，也(ye)会(hui)对(dui)电子(zi)设备的(de)(de)可(ke)靠性(xing)产生不利(li)影响(xiang)。例如，如果印(yin)制板(ban)(ban)两条细平行线(xian)靠得很近，则会(hui)形(xing)成(cheng)(cheng)信号(hao)波形(xing)的(de)(de)延迟(chi)，在传(chuan)输(shu)线(xian)的(de)(de)终端形(xing)成(cheng)(cheng)反射噪(zao)声；由于电源、地(di)线(xian)的(de)(de)考虑不周到(dao)而(er)引起的(de)(de)干扰，会(hui)使产品(pin)的(de)(de)性(xing)能(neng)下(xia)降，因此，在设计(ji)印(yin)制电路(lu)板(ban)(ban)的(de)(de)时(shi)候，应注意采用正(zheng)确(que)的(de)(de)方法(fa)。每一个开关电源都(dou)有(you)四个电流(liu)回路(lu)：

1、电源开关交(jiao)流(liu)回路(lu)

2、输出整流交流回路

3、输(shu)入信号源电流回路

4、输出(chu)负载电流回(hui)路输入(ru)回(hui)路

通过一个近似(si)(si)直流(liu)(liu)的(de)电(dian)流(liu)(liu)对输入电(dian)容充电(dian)，滤波电(dian)容主要起(qi)到一个宽带储(chu)(chu)能作(zuo)用(yong)；类似(si)(si)地，输出滤波电(dian)容也用(yong)来(lai)储(chu)(chu)存来(lai)自输出整流(liu)(liu)器的(de)高频能量(liang)，同(tong)时消除输出负(fu)载回路的(de)直流(liu)(liu)能量(liang)。

所以，输(shu)(shu)(shu)入(ru)和输(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)滤波电容(rong)的(de)接(jie)线(xian)端(duan)(duan)十分(fen)重(zhong)要，输(shu)(shu)(shu)入(ru)及输(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)电流(liu)回路(lu)应分(fen)别(bie)只从滤波电容(rong)的(de)接(jie)线(xian)端(duan)(duan)连接(jie)到(dao)电源(yuan)(yuan)；如(ru)果在输(shu)(shu)(shu)入(ru)/输(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)回路(lu)和电源(yuan)(yuan)开关/整流(liu)回路(lu)之(zhi)间的(de)连接(jie)无(wu)法与电容(rong)的(de)接(jie)线(xian)端(duan)(duan)直接(jie)相连，交流(liu)能量将由输(shu)(shu)(shu)入(ru)或输(shu)(shu)(shu)出(chu)(chu)滤波电容(rong)并辐射到(dao)环境(jing)中去。

建立开关电源布局的最好方法与其电气(qi)设计相似，最佳设计流(liu)程(cheng)如下：

1.放置变压(ya)器

2.设计电(dian)(dian)源开关电(dian)(dian)流回路

3.设(she)计输出整流(liu)器电流(liu)回路

4.连接到交流电源电路(lu)的(de)控制电路(lu)

设(she)计输入电流源回路(lu)和输入滤波(bo)器 设(she)计输出负(fu)载回路(lu)和输出滤波(bo)器根据电路(lu)的功能单(dan)元(yuan)，对电路(lu)的全部元(yuan)器件进行布(bu)局时(shi)，要符合(he)以下原(yuan)则：

1、首先要(yao)考虑PCB尺寸(cun)大(da)(da)小(xiao)(xiao)。PCB尺寸(cun)过大(da)(da)时，印(yin)制(zhi)线条长(zhang)，阻抗(kang)增(zeng)加(jia)(jia)，抗(kang)噪声能(neng)力(li)下降，成本也增(zeng)加(jia)(jia)；过小(xiao)(xiao)则(ze)散热(re)不好(hao)，且邻(lin)近(jin)线条易受(shou)干扰。电路(lu)(lu)板(ban)的最佳形状为(wei)矩形，长(zhang)宽比为(wei)3：2或4：3，位于电路(lu)(lu)板(ban)边缘的元器件(jian)，离电路(lu)(lu)板(ban)边缘一般(ban)不小(xiao)(xiao)于2mm。

2、放置器件时要(yao)考(kao)虑以后的焊接(jie)，不要(yao)太(tai)密集

3、以每个功能电(dian)路的(de)核心元(yuan)件(jian)为(wei)中(zhong)心，围绕它来进行布局。元(yuan)器件(jian)应均匀(yun)、 整齐、紧凑地排列在PCB上，尽(jin)量减少和(he)缩短(duan)各元(yuan)器件(jian)之间(jian)的(de)引线和(he)连接， 去(qu)耦电(dian)容尽(jin)量靠近器件(jian)的(de)VCC。

4、在(zai)高频下工作的电路(lu)，要(yao)考虑元器(qi)(qi)件(jian)之间的分布参数。一(yi)般(ban)电路(lu)应(ying)尽可(ke)能(neng)使元器(qi)(qi)件(jian)平行排列。这样，不但(dan)美(mei)观(guan)，而且装焊容(rong)易，易于批量(liang)生产(chan)。

5、按照电(dian)路的(de)流(liu)程安排各个(ge)功(gong)能(neng)电(dian)路单元(yuan)的(de)位(wei)置(zhi)，使(shi)布局便(bian)于(yu)信(xin)号流(liu)通，并使(shi)信(xin)号尽可能(neng)保持一致的(de)方向。

6、布(bu)局的(de)(de)首要(yao)原则是保证布(bu)线(xian)(xian)的(de)(de)布(bu)通率，移动器(qi)件时注意飞线(xian)(xian)的(de)(de)连接，把有连线(xian)(xian)关系的(de)(de)器(qi)件放在一起。

7、尽可能地减小环路面(mian)积(ji)，以抑制开(kai)关(guan)电源的辐射(she)干扰。

（四）布线

开(kai)关电(dian)(dian)源中包含有(you)高频信号(hao)，PCB上任何印(yin)(yin)(yin)制线(xian)都可以起到(dao)(dao)天线(xian)的作用，印(yin)(yin)(yin)制线(xian)的长度和宽(kuan)度会影(ying)响其阻抗(kang)和感抗(kang)，从而(er)(er)影(ying)响频率(lv)响应。即使是通(tong)过直流信号(hao)的印(yin)(yin)(yin)制线(xian)也会从邻(lin)近的印(yin)(yin)(yin)制线(xian)耦(ou)合到(dao)(dao)射(she)(she)频信号(hao)并造成电(dian)(dian)路问题（甚至再次辐(fu)射(she)(she)出干扰信号(hao)）。因此(ci)应将所有(you)通(tong)过交流电(dian)(dian)流的印(yin)(yin)(yin)制线(xian)设计(ji)得尽可能(neng)短而(er)(er)宽(kuan)，这意味着必(bi)须(xu)将所有(you)连接(jie)到(dao)(dao)印(yin)(yin)(yin)制线(xian)和连接(jie)到(dao)(dao)其他电(dian)(dian)源线(xian)的元器(qi)件放置得很近。

（五）检查

布(bu)线(xian)(xian)(xian)设计(ji)完成后，需(xu)认真检(jian)查(cha)布(bu)线(xian)(xian)(xian)设计(ji)是(shi)否符合设计(ji)者所(suo)制定(ding)的(de)(de)(de)规则，同时也需(xu)确认所(suo)制定(ding)的(de)(de)(de)规则是(shi)否符合印制板(ban)生产工艺的(de)(de)(de)需(xu)求，一(yi)般检(jian)查(cha)线(xian)(xian)(xian)与(yu)(yu)(yu)线(xian)(xian)(xian)、线(xian)(xian)(xian)与(yu)(yu)(yu)元件焊盘(pan)、线(xian)(xian)(xian)与(yu)(yu)(yu)贯(guan)通(tong)(tong)(tong)孔(kong)、元件焊盘(pan)与(yu)(yu)(yu)贯(guan)通(tong)(tong)(tong)孔(kong)、贯(guan)通(tong)(tong)(tong)孔(kong)与(yu)(yu)(yu)贯(guan)通(tong)(tong)(tong)孔(kong)之间(jian)的(de)(de)(de)距离是(shi)否合理，是(shi)否满(man)足生产要(yao)求。电源线(xian)(xian)(xian)和地线(xian)(xian)(xian)的(de)(de)(de)宽度(du)是(shi)否合适，在PCB中是(shi)否还(hai)有能让(rang)地线(xian)(xian)(xian)加宽的(de)(de)(de)地方。注(zhu)意：有些错(cuo)误可以忽略(lve)，例如有些接插(cha)件的(de)(de)(de)Outline的(de)(de)(de)一(yi)部分放(fang)在了板(ban)框外，检(jian)查(cha)间(jian)距时会出错(cuo)；另外每次修改过走线(xian)(xian)(xian)和过孔(kong)之后，都要(yao)重新(xin)覆铜(tong)一(yi)次。

（六）设计输出

输出光绘文件(jian)的注(zhu)意(yi)事项：

1、需要输出的层(ceng)有布线层(ceng)（底层(ceng)）、丝(si)印层(ceng)（包括顶层(ceng)丝(si)印、底层(ceng)丝(si)印）、阻焊层(ceng)（底层(ceng)阻焊）、钻(zuan)孔层(ceng)（底层(ceng)），另外还(hai)要生(sheng)成钻(zuan)孔文(wen)件(jian)（NC Drill）

2、设(she)置丝(si)印层的(de)(de)Layer时(shi)，不要选(xuan)择Part Type，选(xuan)择顶层（底层）和(he)丝(si)印层的(de)(de)Outline、Text、Line

3、在(zai)设置每层(ceng)的Layer时(shi)，将Board Outline选上，设置丝(si)(si)印(yin)层(ceng)的Layer时(shi)，不要(yao)选择Part Type，选择顶层(ceng)（底(di)层(ceng)）和丝(si)(si)印(yin)层(ceng)的Outline、Text、Lin

PCB的分类

根据电路层(ceng)数分(fen)类(lei)：分(fen)为单面板(ban)(ban)(ban)(ban)、双面板(ban)(ban)(ban)(ban)和多(duo)(duo)层(ceng)板(ban)(ban)(ban)(ban)。常见的多(duo)(duo)层(ceng)板(ban)(ban)(ban)(ban)一(yi)般为4层(ceng)板(ban)(ban)(ban)(ban)或6层(ceng)板(ban)(ban)(ban)(ban)，复杂(za)的多(duo)(duo)层(ceng)板(ban)(ban)(ban)(ban)可达几(ji)十层(ceng)。

PCB板有以下三种主要的划分类型(xing)：

（一）单面板

单面(mian)(mian)板（Single-Sided Boards） 在(zai)最(zui)基本的(de)PCB上，零件(jian)(jian)集中在(zai)其(qi)中一面(mian)(mian)，导线(xian)则集中在(zai)另一面(mian)(mian)上（有贴片元件(jian)(jian)时和导线(xian)为同一面(mian)(mian)，插件(jian)(jian)器件(jian)(jian)再另一面(mian)(mian)）。因(yin)为导线(xian)只(zhi)出现在(zai)其(qi)中一面(mian)(mian)，所(suo)(suo)以(yi)这种PCB叫作单面(mian)(mian)板（Single-sided）。因(yin)为单面(mian)(mian)板在(zai)设(she)计线(xian)路(lu)(lu)上有许多严格的(de)限制（因(yin)为只(zhi)有一面(mian)(mian)，布线(xian)间不(bu)能交(jiao)叉而必须绕独自的(de)路(lu)(lu)径），所(suo)(suo)以(yi)只(zhi)有早期的(de)电路(lu)(lu)才使用这类(lei)的(de)板子。

（二）双面板

双面(mian)板(ban)(ban)（Double-Sided Boards） 这(zhei)种(zhong)电路板(ban)(ban)的(de)(de)两面(mian)都有布线(xian)，不过要用上(shang)两面(mian)的(de)(de)导线(xian)，必须(xu)要在两面(mian)间(jian)(jian)有适当的(de)(de)电路连(lian)(lian)接才(cai)行。这(zhei)种(zhong)电路间(jian)(jian)的(de)(de)“桥梁(liang)”叫做导孔(kong)（via）。导孔(kong)是在PCB上(shang)，充满或涂(tu)上(shang)金属的(de)(de)小洞(dong)，它(ta)(ta)可以与两面(mian)的(de)(de)导线(xian)相连(lian)(lian)接。因为双面(mian)板(ban)(ban)的(de)(de)面(mian)积比(bi)单(dan)面(mian)板(ban)(ban)大(da)了(le)一倍，双面(mian)板(ban)(ban)解决了(le)单(dan)面(mian)板(ban)(ban)中因为布线(xian)交错的(de)(de)难点（可以通过孔(kong)导通到另一面(mian)），它(ta)(ta)更适合(he)用在比(bi)单(dan)面(mian)板(ban)(ban)更复(fu)杂(za)的(de)(de)电路上(shang)。

（三）多层板

多(duo)层(ceng)板(ban)（Multi-Layer Boards） 为(wei)了增加可(ke)以布(bu)线(xian)(xian)的(de)面积(ji)，多(duo)层(ceng)板(ban)用上了更(geng)多(duo)单(dan)或双面的(de)布(bu)线(xian)(xian)板(ban)。用一块(kuai)(kuai)双面作(zuo)内层(ceng)、二(er)块(kuai)(kuai)单(dan)面作(zuo)外层(ceng)或二(er)块(kuai)(kuai)双面作(zuo)内层(ceng)、二(er)块(kuai)(kuai)单(dan)面作(zuo)外层(ceng)的(de)印刷(shua)线(xian)(xian)路(lu)(lu)板(ban)，通(tong)过定位系统(tong)及绝(jue)缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要(yao)求进行互连的(de)印刷(shua)线(xian)(xian)路(lu)(lu)板(ban)就成为(wei)四层(ceng)、六层(ceng)印刷(shua)电路(lu)(lu)板(ban)了，也称(cheng)为(wei)多(duo)层(ceng)印刷(shua)线(xian)(xian)路(lu)(lu)板(ban)。

板(ban)(ban)子的(de)(de)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)数(shu)(shu)并不代表(biao)有(you)几层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)独立的(de)(de)布(bu)线层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，在(zai)特(te)殊情况下(xia)会加入空(kong)层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)来控制(zhi)板(ban)(ban)厚，通常层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)数(shu)(shu)都(dou)是偶(ou)数(shu)(shu)，并且包含最(zui)外侧的(de)(de)两层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)。大部分(fen)的(de)(de)主机板(ban)(ban)都(dou)是4到8层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)结(jie)构，不过技术上理论可(ke)以做到近100层(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)PCB板(ban)(ban)。

大型的(de)超级计(ji)算机(ji)(ji)大多(duo)使用(yong)相当(dang)多(duo)层(ceng)的(de)主机(ji)(ji)板，不(bu)过(guo)因(yin)为这类计(ji)算机(ji)(ji)已经可以用(yong)许多(duo)普通(tong)计(ji)算机(ji)(ji)的(de)集群代替，超多(duo)层(ceng)板已经渐(jian)渐(jian)不(bu)被使用(yong)了。因(yin)为PCB中(zhong)的(de)各层(ceng)都紧密的(de)结(jie)合，一般不(bu)太容易看出(chu)实(shi)际数目，不(bu)过(guo)如果仔细(xi)观(guan)察主机(ji)(ji)板，还(hai)是可以看出(chu)来(lai)。

联系(xi)方式：邹(zou)先(xian)生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地(di)址(zhi)：深圳市福田区车公(gong)庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请(qing)搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微(wei)信公众号(hao):提供(gong) MOS管 技(ji)术(shu)帮助