首页 学者频道 产业人才 学术频道 创新频道 全国学会 科协智库 人才评奖

8个开关电源layout经验分享

科技工作者之家 05月08日

其实对于一个开关电源工程师而言,PCB的绘制其实是对一款产品的影响至关重要的部分,如果不能很好地Layout的话,整个电源很有可能不能正常工作,最小问题也是稳波或者EMC过不去。

20210508081526_e4a2bb.jpg

这是一个成品开关电源模组,文章会以这个电源模组的设计重点给大家讲一些点。

经验一,安规走线间距

这个是写在协议里面的,如果你不按照这个做,耐压测试一定是过不了的,因为高电压,会直接空气击穿。注意保险丝之前的距离是比较远的,要求3mm以上,这就是为啥保险丝都会放在电路最前端的原因。

第二个要注意的是就算安规没有写,如果两根走线太近,正常工作也依然会击穿的,两根1mm间距的PCB外层耐压是200V,所以一般220v交流或者310V直流的走线距离至少2mm以上,我一般都是在2.5mm以上的。

20210508081527_f4b183.jpg

这些器件都是有安规要求的,说白了,就是两个器件有最小尺寸需求的,太小的器件其实是不可能过安规的。

20210508081528_044763.jpg

开关电源变压器的骨架,同样是为了符合安规所以要有严格的把关。尤其是初级,到次级的距离,小功率变压器是必须飞线的。  

飞线的长度也要被管控,如果飞线太短,耐压可能会受到影响,而如果飞线太长,会有可能对外辐射电磁信号,EMC过不了,所以需要在规格书里面详细写清楚,PCB绘制的时候,飞线的焊盘一定要注意。

经验二,电流走向

这个其实很少有真的被提及,其实原因也很简单。很多人不注意啊。

20210508081530_29e971.jpg

看着两个设计,这部分RV1压敏电阻到后面x2电容之间,为啥走线为啥故意这样走,而不是直接覆铜全部短接?  

20210508081531_33229f.jpg

注意这里保险丝之后,接压敏电阻VR1再接x2电容的走线,完全是绕了一个弯,这是为什么?

理由很简单,不让电流在PCB上面有回头路可以走。电流只走阻抗最小的部分,如果直接覆铜,必经的元器件就有可能会被跳过,所以这样做不可以。

20210508081532_4218d4.jpg

同样的,这里的电解电容,一样是为了避免电流绕过必经的电容,直接流到负载上。

虽然画法不同,但是实际起到的作用是一样的。 

20210508081533_560ea2.jpg

这就是一个错误的案例,红色L火线先接了共模电感,再接的x2电容,共模电感到x2电容的这段线就会产生一个奇妙的现象,电流来回走,变成了一根天线,x2电流充电的时候,导线内部电流是正向,电容放电的时候,导线内部的电流是反向的,这不是天线是什么?

经验三,最小高压主电流回路

20210508081534_668469.jpg

所谓的最小高压主电流回路,说的就是最后一个高压滤波电容和变压器初级,与高压mos管之间形成的回路。

这个回路由于要经过高压脉冲电信号,必定会产生严重电磁辐射,而我们能改善的唯一手段就是减小环路面积,这个环越小,天线就越小,辐射就越少。

20210508081535_738ebe.jpg

这就是实际布线时候的布局,大家可以参考一下,JT1是飞线,直接把310V正电压引入了变压器。

经验四,独立电压采样走线。

开关电源的采样电压一定要和开关电源的大电流走线分开。

要从开关电源输出电源的最末端去独立拉线采样,这样可以避免负载电流对采样线上形成的干扰

20210508081536_888d31.jpg

采样电路在最末端。直接从负载输出端取电压,采样走线上不走大电流。避免了各种采样误差。

经验五 PCB载流能力

众所周知PCB的过电流能力是有限的,但是PCB上的电流究竟能过多少呢?

20210508081537_9a36db.jpg

上面这个表格可以给你一个详细的参考。看过表格,你应该知道了对于小功率开关电源而言,高压侧的走线完全没有必要搞的很粗,除非是为了为器件提供散热,否则1mm一般是足够的,最多2mm多数情况都能够胜任了。

但是对于低压侧,大电流怎么办?

20210508081538_a2282d.jpg

一方面是增加线宽,一方面是通过去掉部分阻焊层,并在钢网层制造窗口,让导线上锡水。

导线的载流能力就会得到相应的增加。(注意一定要在Paste钢网层开孔,否则不会真的上焊锡的,切记切记)

经验六,PCB过孔散热的技巧

20210508081538_ae1f4c.jpg

许多时候我们需要通过PCB线路板来散热,这个时候我们会打一些过孔,然后把热量传递到PCB的反面去。

这时候有一个小技巧,那就是孔塞可以增加热传导的效率,但是孔塞有一个常见最大孔塞直径,一般是过孔直径不大于0.45mm、保险一点一般都是取0.4mm直径。

经验七 放电管的绘制

20210508081540_c7c3ea.jpg

一般在开关电源的高压侧与低压侧之间会有一个放电管,用来释放静电。

许多工程师都会最后在PCB Layout的时候手工绘制。

而我的建议是直接做成一个封装,然后和PCB关联调用,这样不会破坏PCB的联动性。

只是说你需要绘制两个异形封装罢了,还算比较容易。

20210508081541_dbcfe6.jpg

注意这里只需要去掉阻焊层,千万不要在中间绘制钢网层,因为这里是不需要上锡的,只有焊盘需要上锡。

经验八 元器件封装

一般而言,元器件一律按照IPC-SM-782A封装标准制作,对于个别需要承受高压的采样电阻单独对待,因为电阻焊盘之间的间距和耐压有关,所以焊盘需要适当拉开一些,但是同时又不能拉的太开,避免不必要的焊接不良率。 

20210508081542_e96609.jpg

这是控制器用来直接连接高压的采样分压电阻,如果间距不符合要求,很有可能就会耐压不够击穿。

贴片电阻器也是有耐压的,不过耐压不够就要加大封装。

20210508081543_f6c5ff.jpg

这些差不多就是我在开关电源设计时候的,全部PCB绘制经验了。

免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请在文末留言告知,我们将在第一时间处理!本文内容为原作者观点,并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。

来源:电子工程世界

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODYyODM4Mg==&mid=2655739506&idx=3&sn=b5c8174eddde44bf1863b1c793191476

版权声明:除非特别注明,本站所载内容来源于互联网、微信公众号等公开渠道,不代表本站观点,仅供参考、交流、公益传播之目的。转载的稿件版权归原作者或机构所有,如有侵权,请联系删除。

电话:(010)86409582

邮箱:kejie@scimall.org.cn

电源 pcb layout

推荐资讯