一. 开关电源PCB设计之准备事项
1、外观结构尺寸,包括定位孔,风道流向,输入输出插座,需要与客户系统匹配,还需要与客户沟通装配上的问题,限高等。
2、安规认证,产品做哪种认证,哪些地方做到基本绝缘爬电距离要留够,哪些地方做到加强绝缘留够距离或开槽。
3、封装设计:有没有特殊期间,如定制件封装准备。
4、工艺路线选定:单面板双面板选择,或是多层板,根据原理图及板子尺寸,成本等综合评估。
5、客户的其他特殊要求。
结构工艺相对会更灵活,安规还是比较固定的部分,做什么认证,过什么安规标准,当然也有一些安规是很多标准中通用的,但也有一些特殊产品比如医疗会比较严苛。
为了新入门工程师朋友们不至于眼花缭乱,这里列出了一些普遍产品通用的,下面是对于IEC60065总结出来的具体布板要求,针对安规需要牢记,碰到具体产品要会针对性处理:
1、输入保险丝焊盘制件的距离安规要求大于3.0MM,实际布板按照3.5MM(简单说保险丝前按照3.5MM爬电距离,之后按照3.0MM爬电距离)。
2、整流桥前后安规要求2.0MM,布板按照2.5MM。
3、整流后安规一般不做要求,但是高低压间根据实际电压大小留距离,习惯400V高压留2.0MM以上。
4、初次级间安规要求6.4MM(电气间隙),爬电距离按照7.6MM为最佳(注意:这个跟实际输入电压相关,需要查表具体计算,提供数据仅供参考,以实际场合为准) 。
5、初次级用冷地,热地标识清晰;L,N标识,输入AC INPUT标识,保险丝警告标识等等都需要清晰标出。
6、Y电容与漏电流,接触电流关系
二 .PCB设计之电源布局
1、首先衡量PCB尺寸与器件数量,做到疏密有致,要不然一块密,一块稀疏很难看。
2、将电路模块化,以核心器件为中心,关键器件优先放的原则一次放置器件。
3、器件呈垂直或水平防置,一是美观,二是方便插件作业,特殊情况可以考虑倾斜。
4、布局时需要考虑到走线,摆放到最合理位置方便后续走线。
5、布局时尽可能减小环路面积,四大环路后面会详解到
主功率方面的布局特点
1、输入输出端子是固定死的,不能动,板子是长方形的,主功率流向如何去选择? 这里采用由下至上,由左及右的方式来布局,散热是依靠外壳。
2、EMI电路还是清晰的流向,这点很重要,要不混乱了不美观也对EMC不好。
3、大电容的位置尽量考虑到了PFC环路以及LLC主功率环路。
4、副边的电流比较大,为了走电流,以及整流管散热,采用了这样的布局,整流管在上,BUCK电路MOS管在下,散热分散效果好;大功率的顶层一般走负,底层走正。
三 . 电源PCB设计之四大环路
吸收环路(RCD吸收以及MOS管的RC吸收,整流管的RC吸收)也很重要,也是产生高频辐射的环路.
四 . 开关电源PCB设计之热点(浮动电位点)及地线
注意事项:
1、针对热点,一定要特别注意(高频开关点),是高频辐射点,布局走线对EMC影响很大。
2、热点构成的环路小,走线短,并且走线不是越粗越好,而是够走电流够用就好。
3、地线要单点接地。主功率地和信号地分开,采样地单独走。
4、散热器的地需要接主功率地
五 . 滤波器结构
滤波器的架构选择对滤波器的影响很重要,在不同场合,滤波器是根据阻抗匹配来达到滤波效果,大家可根据此图的原则参考选取如何滤波;比如最常用的输出整流桥后采用π型滤波以及输出端采用LC滤波器。
滤波器的材质对设计滤波电感也是至关重要,采用不同初始磁导率的材质会在不同频率段起作用,选错材质就完全失去应有的效果。
六 . 开关电源辐射的形式以及频率分布