6大PCB設(shè)計(jì)技巧，開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)一定用得上！

在任何開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，PCB板的物理設(shè)計(jì)都是一個(gè)環(huán)節(jié)，如果設(shè)計(jì)方法不當(dāng)，PCB可能會(huì)輻射過(guò)多的電磁干擾，造成電源工作不穩(wěn)定，以下針對(duì)各個(gè)步驟中所需注意的事項(xiàng)進(jìn)行分析。

1從原理圖到PCB設(shè)計(jì)流程

建立元件參數(shù)——》輸入原理網(wǎng)表-》設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置-》手工布局-》手工布線(xiàn)-》驗(yàn)證設(shè)計(jì)——》復(fù)查-》CAM輸出。

2參數(shù)設(shè)置

相鄰導(dǎo)線(xiàn)間距必須能滿(mǎn)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。間距至少要能適合承受的電壓，在布線(xiàn)密度較低時(shí)，信號(hào)線(xiàn)的間距可適當(dāng)?shù)丶哟螅瑢?duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線(xiàn)應(yīng)盡可能地短且加大間距，一般情況下將走線(xiàn)間距設(shè)為8mil。

焊盤(pán)內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時(shí)導(dǎo)致焊盤(pán)缺損。當(dāng)與焊盤(pán)連接的走線(xiàn)較細(xì)時(shí)，要將焊盤(pán)與走線(xiàn)之間的連接設(shè)計(jì)成水滴狀，這樣的好處是焊盤(pán)不容易起皮，而是走線(xiàn)與焊盤(pán)不易斷開(kāi)。

3元器件布局

實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，印制電路板設(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。

例如，如果印制板兩條細(xì)平行線(xiàn)靠得很近，則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲，在傳輸線(xiàn)的終端形成反射噪聲;由于電源、地線(xiàn)的考慮不周到而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，因此，在設(shè)計(jì)印制電路板的時(shí)候，應(yīng)注意采用正確的方法。

每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源都有四個(gè)電流回路：

◆ 電源開(kāi)關(guān)交流回路

◆ 輸出整流交流回路

◆ 輸入信號(hào)源電流回路

◆ 輸出負(fù)載電流回路輸入回路

通過(guò)一個(gè)近似直流的電流對(duì)輸入電容充電，濾波電容主要起到一個(gè)寬帶儲(chǔ)能作用;類(lèi)似地，輸出濾波電容也用來(lái)儲(chǔ)存來(lái)自輸出整流器的高頻能量，同時(shí)消除輸出負(fù)載回路的直流能量。

所以，輸入和輸出濾波電容的接線(xiàn)端十分重要，輸入及輸出電流回路應(yīng)分別只從濾波電容的接線(xiàn)端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開(kāi)關(guān)/整流回路之間的連接無(wú)法與電容的接線(xiàn)端直接相連，交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環(huán)境中去。

電源開(kāi)關(guān)交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流，這些電流中諧波成分很高，其頻率遠(yuǎn)大于開(kāi)關(guān)基頻，峰值幅度可高達(dá)持續(xù)輸入/輸出直流電流幅度的5倍，過(guò)渡時(shí)間通常約為50ns。

這兩個(gè)回路容易產(chǎn)生電磁干擾，因此必須在電源中其它印制線(xiàn)布線(xiàn)之前先布好這些交流回路，每個(gè)回路的三種主要的元件濾波電容、電源開(kāi)關(guān)或整流器、電感或變壓器應(yīng)彼此相鄰地進(jìn)行放置，調(diào)整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。

建立開(kāi)關(guān)電源布局的方法與其電氣設(shè)計(jì)相似，設(shè)計(jì)流程如下：

1.放置變壓器

2.設(shè)計(jì)電源開(kāi)關(guān)電流回路

3.設(shè)計(jì)輸出整流器電流回路

4.連接到交流電源電路的控制電路

設(shè)計(jì)輸入電流源回路和輸入濾波器 設(shè)計(jì)輸出負(fù)載回路和輸出濾波器根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合以下原則：

● 首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線(xiàn)條長(zhǎng)，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加;過(guò)小則散熱不好，且鄰近線(xiàn)條易受干擾。電路板的形狀為矩形，長(zhǎng)寬比為3：2或4：3，位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于2mm

● 放置器件時(shí)要考慮以后的焊接，不要太密集

● 以每個(gè)功能電路的元件為中心，圍繞它來(lái)進(jìn)行布局。元器件應(yīng)均勻、 整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線(xiàn)和連接， 去耦電容盡量靠近器件的VCC

● 在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀(guān)，而且裝焊容易，易于批量生產(chǎn)

● 按照電路的流程安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持一致的方向

● 布局的首要原則是保證布線(xiàn)的布通率，移動(dòng)器件時(shí)注意飛線(xiàn)的連接，把有連線(xiàn)關(guān)系的器件放在一起

●盡可能地減小環(huán)路面積，以抑制開(kāi)關(guān)電源的輻射干擾

4布線(xiàn)

開(kāi)關(guān)電源中包含有高頻信號(hào)，PCB上任何印制線(xiàn)都可以起到天線(xiàn)的作用，印制線(xiàn)的長(zhǎng)度和寬度會(huì)影響其阻抗和感抗，從而影響頻率響應(yīng)。即使是通過(guò)直流信號(hào)的印制線(xiàn)也會(huì)從鄰近的印制線(xiàn)耦合到射頻信號(hào)并造成電路問(wèn)題（甚至再次輻射出干擾信號(hào)）。

因此應(yīng)將所有通過(guò)交流電流的印制線(xiàn)設(shè)計(jì)得盡可能短而寬，這意味著必須將所有連接到印制線(xiàn)和連接到其他電源線(xiàn)的元器件放置得很近。

印制線(xiàn)的長(zhǎng)度與其表現(xiàn)出的電感量和阻抗成正比，而寬度則與印制線(xiàn)的電感量和阻抗成反比。長(zhǎng)度反映出印制線(xiàn)響應(yīng)的波長(zhǎng)，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，印制線(xiàn)能發(fā)送和接收電磁波的頻率越低，它就能輻射出更多的射頻能量。

根據(jù)印制線(xiàn)路板電流的大小，盡量加租電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻。 同時(shí)、使電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和電流的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。

接地是開(kāi)關(guān)電源四個(gè)電流回路的底層支路，作為電路的公共參考點(diǎn)起著很重要的作用，它是控制干擾的重要方法。因此，在布局中應(yīng)仔細(xì)考慮接地線(xiàn)的放置，將各種接地混合會(huì)造成電源工作不穩(wěn)定。

5檢查

布線(xiàn)設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線(xiàn)設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查線(xiàn)與線(xiàn)、線(xiàn)與元件焊盤(pán)、線(xiàn)與貫通孔、元件焊盤(pán)與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。

電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度是否合適，在PCB中是否還有能讓地線(xiàn)加寬的地方。注意： 有些錯(cuò)誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò);另外每次修改過(guò)走線(xiàn)和過(guò)孔之后，都要重新覆銅。

復(fù)查根據(jù)“PCB檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則，層定義、線(xiàn)寬、間距、焊盤(pán)、過(guò)孔設(shè)置，還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性，電源、地線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的走線(xiàn)，高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線(xiàn)與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。

6設(shè)計(jì)輸出

輸出光繪文件的注意事項(xiàng)：

● 需要輸出的層有布線(xiàn)層（底層）、絲印層（包括頂層絲印、底層絲印）、阻焊層（底層阻焊）、鉆孔層（底層），另外還要生成鉆孔文件（NC Drill）

● 設(shè)置絲印層的Layer時(shí)，不要選擇Part Type，選擇頂層（底層）和絲印層的Outline、Text、Line

● 在設(shè)置每層的Layer時(shí)，將Board Outline選上，設(shè)置絲印層的Layer時(shí)，不要選擇Part Type，選擇頂層（底層）和絲印層的Outline、Text