電源適配器PCB布線設(shè)計(jì) |
隨著單片器件上集成的功能越來(lái)越多,其輸出引腳數(shù)目也大大增加,但其封裝尺寸并沒(méi)有隨之?dāng)U大。因此,加上引腳間距和阻抗因素的限制,這類器件必須采用更細(xì)的線寬。同時(shí)產(chǎn)品尺寸的總體減小也意味著用于布局布線的空間也大大減小了。在電源適配器產(chǎn)品中,底板的大小與其上器件大小相差無(wú)幾,組件占據(jù)板面積高達(dá)80%。某些高密度組件引腳交錯(cuò),即使采用具有45°布線功能的工具也無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)布線。盡管45°布線工具能對(duì)某些恰成45°的線段進(jìn)行完美的處理,但自由角度布線工具具有更大的靈活性,并能最大程度提高布線密度而被廣泛采用。 PCB布線實(shí)踐證明,即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確,PCB設(shè)計(jì)不當(dāng),也會(huì)對(duì)電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。如果PCB兩條細(xì)平行線靠得很近,則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電源適配器、地線的考慮不周而引起的干擾,會(huì)使產(chǎn)品的性能下降,因此在設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候,應(yīng)嚴(yán)格遵守其布線原則。 1.PCB布線的原則及應(yīng)注意的問(wèn)題 在電源適配器設(shè)計(jì)中,布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟,在整個(gè)PCB中,以布線的設(shè)計(jì)過(guò)程限定最高,工作量最大。各部件位置確定后,就是各部件的連線,按照電路圖連接有關(guān)引腳,進(jìn)行交互式布線。 (1)電源適配器PCB布線的原則 輸入/輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行,平行容易產(chǎn)生寄生耦合、反射干擾。為了減少平行布線時(shí)的串?dāng)_,兩相鄰層的布線要互相垂直,必要時(shí)可增加印制線條間的距離;或在布線之間有意識(shí)地安插一根零伏線,作為線條之間的隔離,以免發(fā)生反饋搞合。 PCB導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過(guò)它們的電流值決定,當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1~15mm時(shí),通過(guò)2A的電流,溫升不會(huì)高于3℃,因此導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對(duì)于集成電路,尤其是數(shù)字電路,通常選0.02~0.3mm的導(dǎo)線寬度。當(dāng)然,只要允許,還是盡可能用寬線,尤其是電源適配器線和地線。導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路,尤其是數(shù)字電路,只要工藝允許,可使間距小至5~8mm。強(qiáng)電流引線(公共地線、功放電源適配器引線等)應(yīng)盡可能寬些,以降低布線電阻及其電壓降,可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。 PCB上的線寬不要突變,導(dǎo)線不要突然拐角(大于等于90°)。設(shè)計(jì)布線圖時(shí)布線盡量少拐彎,力求線條簡(jiǎn)單明了。 印制電路中不允許有交叉電路,對(duì)于可能交叉的線條,可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決,即讓某引線從別的電阻、電容、三極引腳下的空隙處“鉆”過(guò)去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過(guò)。 阻抗高的布線盡量短,阻抗低的布線可以長(zhǎng)一些,因?yàn)樽杩垢叩牟季€容易引發(fā)笛聲和吸收信號(hào),引起電路不穩(wěn)定。電源適配器線、地線、無(wú)反饋組件的基極布線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗布線。射極跟隨器的基極布線必須分開(kāi),各自成一路,直到末端再合起來(lái),若兩路地線連來(lái)連去,極易產(chǎn)生串音,并使分離度下降。信號(hào)布線(特別是高頻信號(hào))要盡量短,因?yàn)樗鼈兪堑湫偷陌l(fā)射天線;PCB的信號(hào)接口要盡可能多地分配一些零伏線的連接腳,并均勻地將信號(hào)線分開(kāi)。 要有合理的走向,如輸入/輸出、交流/直流、強(qiáng)/弱信號(hào)、高頻/低頻、高壓/低壓等,它們的走向應(yīng)該是呈線形的(或分離),不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是直線,但一般不易實(shí)現(xiàn);最不利的走向是環(huán)形。對(duì)于直流、小信號(hào)、低電壓PCB設(shè)計(jì)的要求可以低些。PCB的上下層之間布線的方向基本垂直,整個(gè)PCB的布線要均勻。 布線的方向從焊接面看,組件的排列方位盡可能保持與原理圖一致,布線方向最好與電路圖布線方向一致,因生產(chǎn)過(guò)程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè),這樣做便于生產(chǎn)中的檢查、調(diào)試及檢修。在保證電路性能要求的前提下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求布線合理,少用外接跨線,并按一定順序方向要求布線,如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行。力求直觀,便于安裝和檢修。 相鄰導(dǎo)線間距必須能滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產(chǎn),間距也應(yīng)盡量寬些。最小間距至少要適合承受的電壓,在布線密度較低時(shí),信號(hào)線的間距可適當(dāng)加大,對(duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線應(yīng)盡可能短且加大加大間距,一般情況下將布線間距設(shè)為8mil。 (2)電源適配器PCB布線時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 專用零伏線、電源適配器線的布線寬度大于1mm;單面或雙面板的電源適配器線和地線應(yīng)盡可能靠近,最好的方法是電源適配器線布在PCB的一面,而地線布在事PCB的另一面,上下重合,這會(huì)使電源適配器的阻抗最低。另外,整塊PCB上的電源適配器線和地線要呈“井”字分布,以便使布線的電流達(dá)到均衡。 要為模擬電路專門(mén)提供一根零伏線;為減少線間串?dāng)_,必要時(shí)可增加印制線條間距,或安插一些零伏線作為線間隔離。 PCB的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離。 在PCB設(shè)計(jì)中,還要特別注意電流流過(guò)電路中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸,因?yàn)檫@些環(huán)路相當(dāng)于正在工作中的小天線,隨時(shí)隨地向空間進(jìn)行輻射。特別是要注意時(shí)鐘部分的布線,因?yàn)檫@部分是整個(gè)電路中工作頻率最高的。 如有可能,在控制線的入口處加接RC去耦,以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素。 有條件做寬的線絕不做細(xì);高壓及高頻線應(yīng)圓滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也不得采用直角。地線應(yīng)盡量寬,最好使用大面積網(wǎng)格狀敷銅。 在PCB設(shè)計(jì)中,有些問(wèn)題雖然發(fā)生在后期制作中,但卻是PCB設(shè)計(jì)帶來(lái)的,如過(guò)線孔太多,沉銅工藝稍有不慎就會(huì)埋下隱患,所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少過(guò)線孔。若并行的線條密度太大,焊接時(shí)很容易連成一片,所以線密度應(yīng)視焊接工藝的水平來(lái)確定。焊點(diǎn)的距離太小,不利于人工焊接,只能以降低工效來(lái)解決焊接質(zhì)量,否則將留下隱患,所以焊點(diǎn)最小距離的確定應(yīng)綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。焊盤(pán)或過(guò)線孔尺寸太小對(duì)人工鉆孔不利,焊盤(pán)尺寸與鉆孔尺寸配合不當(dāng)對(duì)數(shù)控鉆孔不利,容易將焊盤(pán)鉆成“C”形,重則鉆掉焊盤(pán)。在導(dǎo)線太細(xì)、大面積的未布線區(qū)又沒(méi)有設(shè)置敷銅時(shí),容易造成腐蝕不均勻。即在未布線區(qū)腐蝕完成后,細(xì)導(dǎo)線很有可能腐蝕過(guò)頭,或似斷非斷或完全斷。所以,設(shè)置敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。 2.電源適配器正確的布線策略 (1)PCB的布線 印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能短,設(shè)計(jì)布線圖時(shí)布線盡量少拐彎,力求線條簡(jiǎn)單明了,在高頻回路中更應(yīng)如此。印制導(dǎo)線的拐彎應(yīng)成圓角,而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能;在兩面板布線時(shí),兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線,避免相互平行,以減小寄生耦合;作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行,以免發(fā)生回饋,在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。 (2)印制導(dǎo)線的寬度 布線的導(dǎo)線寬窄和導(dǎo)線間距要適中,導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜,它的最小值由承受的電流大小確定,但最小不宜小于0.2mm,在高密度、高精度的印制線路中,導(dǎo)線寬度和間距一般可取0.3mm。導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升,單面板實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)銅箔厚度為50gm、導(dǎo)線寬度為1~1.5mm、通過(guò)電流2A時(shí),溫升很小,因此,一般選用1~1.5mm寬度的導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升。印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能粗,如果可以,使用大于2~3mm的線條,這點(diǎn)在帶有微處理器的電路中尤為重要,因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€過(guò)細(xì)時(shí),當(dāng)流過(guò)的電流方式變化時(shí),地電位變動(dòng),微處理器定時(shí)信號(hào)的電平不穩(wěn),會(huì)使噪聲容限劣化。在DIP封裝的1C腳間布線,可應(yīng)用10-10與12-12原則,即當(dāng)兩腳間通過(guò)兩根線時(shí),焊盤(pán)直徑可設(shè)為50mil、線寬與線距都為l0mil;當(dāng)兩腳間只通過(guò)一根線時(shí),焊盤(pán)直徑可設(shè)為64mil、線寬與線距都為12mil。電容器兩焊盤(pán)間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符,銅箔最小線寬:?jiǎn)蚊姘?.3mm,雙面板0.2mm,邊緣銅箔最小為1.0mm。銅箔最小間隙:?jiǎn)蚊姘?.3mm,雙面板0.2mm,銅箔與板邊最小距離為0.5mm,組件與板邊最小距離為5.0mm,焊盤(pán)與板邊最小距離為4.0mm。 (3)印制導(dǎo)線的間距 相鄰導(dǎo)線間距必須滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產(chǎn),間距也應(yīng)盡量寬些。最小間距至少要滿足耐受電壓的要求。這個(gè)電壓一般包括工作電壓、附加波動(dòng)電壓及其他原因引起的峰值電壓。 如果有關(guān)技術(shù)條件允許導(dǎo)線之間存在某種程度的金屬殘粒,則其間距就會(huì)減小。因此,在考慮電壓時(shí)應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。在布線密度較低時(shí),信號(hào)線的間距可適當(dāng)加大,對(duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線應(yīng)盡可能短且加大間距。標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腳之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54mm)或是小于0.1英寸的整倍數(shù),如0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。 (4)一般的布線方法 在正式布線之前,首先要將線路分類,主要的分類方法是按功率電平來(lái)進(jìn)行,以每30dB功率電平分成若干組,見(jiàn)表
文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò),如有侵權(quán),請(qǐng)聯(lián)系刪除。 |
| 發(fā)布時(shí)間:2019.06.10 來(lái)源:電源適配器廠家 |
上一個(gè):表面貼裝元器件的熱設(shè)計(jì) | 下一個(gè):自激式電源適配器的工作原理 |
東莞市玖琪實(shí)業(yè)有限公司專業(yè)生產(chǎn):電源適配器、充電器、LED驅(qū)動(dòng)電源、車(chē)載充電器、開(kāi)關(guān)電源等....