原標(biāo)題：從原理圖到PCB的開關(guān)電源設(shè)計

從原理圖到PCB的開關(guān)電源設(shè)計是一個復(fù)雜而細(xì)致的過程，涉及多個步驟和考慮因素。以下是一個概括性的指南，描述了這一設(shè)計流程的主要步驟和關(guān)鍵點：

一、設(shè)計流程概述

從原理圖到PCB的開關(guān)電源設(shè)計流程主要包括以下步驟：建立元件參數(shù)、輸入原理網(wǎng)表、設(shè)計參數(shù)設(shè)置、手工布局、手工布線、驗證設(shè)計、復(fù)查以及CAM輸出。

二、設(shè)計參數(shù)設(shè)置

1. 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。最小間距至少要能適合承受的電壓。在布線密度較低時，信號線的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?；對高、低電平懸殊的信號線應(yīng)盡可能地短且加大間距，一般情況下將走線間距設(shè)為8mil。

2. 焊盤設(shè)計：焊盤內(nèi)孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，以避免加工時導(dǎo)致焊盤缺損。當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計成水滴狀，這樣焊盤不容易起皮，走線與焊盤不易斷開。

三、元器件布局

1. 基本原則：即使電路原理圖設(shè)計正確，印制電路板設(shè)計不當(dāng)，也會對電子設(shè)備的可靠性產(chǎn)生不利影響。因此，在設(shè)計印制電路板時，應(yīng)注意采用正確的方法。

2. 具體步驟：

• 放置變壓器。

• 設(shè)計電源開關(guān)電流回路。

• 設(shè)計輸出整流器電流回路。

• 連接到交流電源電路的控制電路。

• 設(shè)計輸入電流源回路和輸入濾波器。

3. 布局考慮：

• PCB尺寸要適中，過大則印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。

• 電路板的最佳形狀為矩形，長寬比為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。

• 放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集。

• 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(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。

• 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。

• 布局的首要原則是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把有連線關(guān)系的器件放在一起。

四、布線

1. 基本要求：開關(guān)電源中包含有高頻信號，PCB上任何印制線都可以起到天線的作用。因此，應(yīng)將所有通過交流電流的印制線設(shè)計得盡可能短而寬，這意味著必須將所有連接到印制線和連接到其他電源線的元器件放置得很近。

2. 印制線設(shè)計：印制線的長度與其表現(xiàn)出的電感量和阻抗成正比，而寬度則與印制線的電感量和阻抗成反比。長度反映出印制線響應(yīng)的波長，長度越長，印制線能發(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。

3. 電源線和地線設(shè)計：根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。同時，使電源線、地線的走向和電流的方向一致，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。接地是開關(guān)電源四個電流回路的底層支路，作為電路的公共參考點起著很重要的作用，它是控制干擾的重要方法。

4. 接地設(shè)計：

• 正確選擇單點接地。濾波電容公共端應(yīng)是其它的接地點耦合到大電流的交流地的唯一連接點。同一級電路的接地點應(yīng)盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點上。

• 盡量加粗接地線。若接地線很細(xì)，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此，要確保每一個大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線。

5. 布線方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致。這樣做便于生產(chǎn)中的檢查、調(diào)試及檢修。

6. 其他注意事項：

• 設(shè)計布線圖時走線盡量少拐彎，印刷弧上的線寬不要突變，導(dǎo)線拐角應(yīng)≥90度，力求線條簡單明了。

• 印刷電路中不允許有交叉電路。對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。

• 在布局的時候直插器件可與表貼器件交疊，但要避免焊盤重疊。

五、驗證與復(fù)查

1. 驗證設(shè)計：布線設(shè)計完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則，同時也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求。

2. 復(fù)查內(nèi)容：根據(jù)“PCB檢查表”進(jìn)行復(fù)查，內(nèi)容包括設(shè)計規(guī)則、層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設(shè)置等。還要重點復(fù)查器件布局的合理性、電源和地線網(wǎng)絡(luò)的走線、高速時鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽、去耦電容的擺放和連接等。

六、其他考慮因素

1. 選擇合適的拓?fù)?/span>：是開關(guān)電源設(shè)計的首要任務(wù)。需要考慮輸出電壓是升壓還是降壓、占空度、輸出電壓組數(shù)、是否需要隔離、EMI要求等因素。

2. 成本考慮：需要綜合考慮元器件成本、生產(chǎn)效率、可靠性等因素，以選擇最合適的方案。

3. 電磁干擾（EMI）防護(hù)：設(shè)計時應(yīng)考慮EMI標(biāo)準(zhǔn)，并采取適當(dāng)?shù)臑V波和屏蔽措施。

4. 散熱性能：確保電源具有良好的散熱性能，以防止過熱導(dǎo)致的性能下降或損壞。可以考慮使用散熱片、風(fēng)扇等散熱措施。

綜上所述，從原理圖到PCB的開關(guān)電源設(shè)計是一個需要綜合考慮多個因素的過程。通過仔細(xì)規(guī)劃和執(zhí)行上述步驟和考慮因素，可以設(shè)計出性能穩(wěn)定、可靠的開關(guān)電源。