太有用了,8個開關電源layout經驗!

其實對於一個開關電源工程師而言 PCB的繪製其實是對一款產品的影響至關重要的部分,如果你不能很好的Layout的話,整個電源很有可能不能正常工作,最小問題也是穩波或者EMC過不去

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這是別人家的成品開關電源,模組,我會以這個電源模組的設計重點給大家講一些點的。

經驗一,安規走線間距

這個是寫在協議裡面的,如果你不按照這個做,耐壓測試一定是過不了的,因為高電壓,會直接空氣擊穿。注意保險絲之前的距離是比較遠的,要求3mm以上,這就是為啥保險絲都會放在電路最前端的原因。

第二個要注意的是就算安規沒有寫,如果兩根走線太近,正常工作也依然會擊穿的,兩根1mm間距的PCB外層耐壓是200V 所以一般220v交流或者310V直流的走線距離至少2mm以上,我一般都是在2.5mm以上的。

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這些器件都是有安規要求的,說白了,就是兩個器件有最小尺寸需求的,太小的器件其實是不可能過安規的,能明白嗎?這就是所謂的開關電源PCB工程師實質上是帶著鐐銬在跳舞的原因。

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開關電源變壓器的骨架,同樣是為了符合安規所以要有嚴格的把關。尤其是初級,到次級的距離,小功率變壓器是必須飛線的。

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飛線的長度也要被管控,如果飛線太短,耐壓可能會受到影響,而如果飛線太長,會有可能對外輻射電磁信號,EMC過不了,所以需要在規格書裡面詳細寫清楚,PCB繪製的時候,飛線的焊盤一定要注意,不能太妖孽。

經驗二,電流走向

這個其實很少有真的被提及,其實原因也很簡單。很多人不注意啊。

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看著兩個設計,這部分RV1壓敏電阻到後面x2電容之間,為啥走線為啥故意這樣走,而不是直接覆銅全部短接?

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注意這裡保險絲之後,接壓敏電阻VR1再接x2電容的走線,完全是繞了一個彎這是為什麼?

理由很簡單,不讓電流在PCB上面有回頭路可以走。電流只走阻抗最小的部分,如果直接覆銅,必經的元器件就有可能會被跳過,所以這樣做不可以。

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同樣的,這裡的電解電容,一樣是為了避免電流繞過必經的電容,直接流到負載上。

雖然畫法不同,但是實際起到的作用是一樣的。

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這就是一個錯誤的案例,紅色L火線先接了共模電感,再接的x2電容,共模電感到x2電容的這段線就會產生一個奇妙的現象,電流來回走,變成了一根天線,x2電流充電的時候,導線內部電流是正向,電容放電的時候,導線內部的電流是反向的,這不是天線是什麼?

經驗三,最小高壓主電流回路

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所謂的最小高壓主電流回路,說的就是最後一個高壓濾波電容和變壓器初級,與高壓mos管之間形成的迴路。這個迴路由於要經過高壓脈衝電信號,必定會產生嚴重電磁輻射,而我們能改善的唯一手段就是減小環路面積,這個環越小,天線就越小,輻射就越少。

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這就是實際佈線時候的佈局,大家可以參考一下,JT1是飛線,直接把310V正電壓引入了變壓器。

經驗四,獨立電壓採樣走線。

開關電源的採樣電壓一定要和開關電源的大電流走線分開。要從開關電源輸出電源的最末端去獨立拉線採樣,這樣可以避免負載電流對採樣線上形成的干擾

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採樣電路在最末端。直接從負載輸出端取電壓,採樣走線上不走大電流。避免了各種採樣誤差。

經驗五 PCB載流能力

眾所周知PCB的過電流能力是有限的,但是PCB上的電流究竟能過多少呢?

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上面這個表格可以給你一個詳細的參考。看過表格,你應該知道了對於小功率開關電源而言,高壓側的走線完全沒有必要搞的很粗,除非是為了為器件提供散熱,否則1mm一般是足夠的,最多2mm多數情況都能夠勝任了。

但是對於低壓側,大電流怎麼辦?

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一方面是增加線寬,一方面是通過去掉部分阻焊層,並在鋼網層製造窗口,讓導線上錫水。導線的載流能力就會得到相應的增加。(注意一定要在Paste鋼網層開孔,否則不會真的上焊錫的,切記切記)

經驗六,PCB過孔散熱的技巧

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許多時候我們需要通過PCB線路板來散熱,這個時候我們會打一些過孔,然後把熱量傳遞到PCB的反面去。這時候有一個小技巧,那就是孔塞可以增加熱傳導的效率,但是孔塞有一個常見最大孔塞直徑,一般是過孔直徑不大於0.45mm、我保險一點一般都是取0.4mm直徑

經驗七 放電管的繪製

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一般在開關電源的高壓側與低壓側之間會有一個放電管,用來釋放靜電。

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許多工程師都會最後在PCB Layout的時候手工繪製。

而我的建議是直接做成一個封裝,然後和PCB關聯調用,這樣不會破壞PCB的聯動性。

只是說你需要繪製兩個異形封裝罷了。還算比較容易。

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注意這裡只需要去掉阻焊層,千萬不要在中間繪製鋼網層,因為這裡是不需要上錫的,只有焊盤需要上錫

經驗八 元器件封裝

一般而言,元器件一律按照IPC-SM-782A封裝標準制作,對於個別需要承受高壓的採樣電阻單獨對待,因為電阻焊盤之間的間距和耐壓有關,所以焊盤需要適當拉開一些,但是同時又不能拉的太開,避免不必要的焊接不良率。

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這是控制器用來直接連接高壓的採樣分壓電阻,如果間距不符合要求,很有可能就會耐壓不夠擊穿。貼片電阻器也是有耐壓的,明白了嗎?不過耐壓不夠就要加大封裝。

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這些差不多就是我在開關電源設計時候的,全部PCB繪製經驗了。


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