开关电源的PCB设计(布局、排版、走线)规范.pdf
电源pcb设计规范
在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数－>输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计－>复查->CAM输出。
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。
最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。
三、元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。
例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。
每一个开关电源都有四个电流回路：(1). 电源开关交流回路(2). 输出整流交流回路(3). 输入信号源电流回路(4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。
所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连，交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。
电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流，这些电流中谐波成分很高，其频率远大于开关基频，峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍，过渡时间通常约为50ns。
设计开关电源如何布局PCB
设计开关电源如何布局PCB在开关电源设计中，PCB设计是非常关键的一步，它对电源的性能，EMC要求，可靠性，可生产性都影响很大。
随着电子技术的发展，开关电源的体积越来越小，工作频率也越来越高，内部器件的密集度也越来越高，这在开关电源规划中，PCB规划是十分要害的一步，它对电源的功用，EMC要求，可靠性，可出产性都影响很大。
跟着电子技术的开展，开关电源的体积越来越小，作业频率也越来越高，内部器材的密布度也越来越高，这对PCB布局布线的抗搅扰要求也越来越严，合理的，科学的PCB规划会让你的作业事半功倍。
1、布局要求PCB布局是比较考究的，不是说随意放上去，挤得下就完事的。
一般PCB布局要遵从几点：(1)布局的首要准则是保证布线的布通率，移动器材时留意飞线的衔接，把有连线联系的器材放在一同。
(2)以每个功用电路的中心元件为中心，环绕它来进行布局。
元器材应均匀、规整、紧凑地摆放在PCB电路板上，这样，不光漂亮，并且装焊简单，易于批量出产。
尽量削减和缩短各元器材之间的引线和衔接;振荡电路，滤波去耦电容要紧接近IC，地线要短，如图1所示。
图1(3)放置器材时要考虑今后的焊接和修理，两个高度高的元件之间尽量防止放置低矮的元件，如图2所示，这样不利于出产和保护，元件之间最好也不要太密布，可是跟着电子技术的开展，现在的开关电源越来越趋于小型化和紧凑化，所以就需求平衡好两者之间的度了，既要便利焊装与保护又要统筹紧凑。
还有便是要考虑实践的贴片加工才能，依照IPC-A-610E的规范，考虑元件旁边面偏移的精度，否则简单形成元件之间连锡，乃至因为元件偏移形成元件间隔不行。
图2(4)光电耦合器材和电流采样电路，简单被搅扰，应远离强电场、强磁场器材，如大电流走线、变压器、高电位脉动器材等。
(5)元件布局的时分，要优先考虑高频脉冲电流和大电流的环路面积，尽可能地减小,以按捺开关电源的辐射搅扰。
如图3所示的几个电流环路是需求特别留意的。
开关电源的PCB布局布线设计
开关电源的PCB布局布线设计开关电源（SMPS，Switched-Mode Power Supply）是一种非常高效的电源变换器，其理论值更是接近100%，种类繁多。
按拓扑结构分，有Boost、Buck、Boost-Buck、Charge-pump等；按开关控制方式分，有PWM、PFM；按开关管类别分，有BJT、FET、IGBT等。
本次讨论以数据卡电源管理常用的PWM控制Buck、Boost型为主。
开关电源的主要部件包括：输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。
目前绝大部分半导体厂商会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar 工艺的电源管理IC中，极大简化了外部电路。
其中储能电感作为开关电源的一个关键器件，对电源性能的好坏有重要作用，同时也是产品设计工程师重点关注和调试的对象。
随着像手机、PMP、数据卡为代表的消费类电子设备的尺寸正朝着轻、薄、小巧、时尚的趋势发展，而这正与产品性能越强所要的更大容量、更大尺寸的电感和电容矛盾。
因此，如何在保证产品性能的前提下，减小开关电源电感的尺寸（所占据的PCB面积和高度）是本文要讨论的一个重要命题，设计者将不得不在电路性能和电感参数间进行折中（Tradeoff）。
任何事物都具有两面性，开关电源也不例外。
坏的PCB布局布线设计不但会降低开关电源的性能，更会强化EMC、EMI、地弹（grounding）等。
在对开关电源进行布局布线时应注意的问题和遵循的原则也是本文要讨论的另一重要命题。
一、开关电源占空比D、电感值L、效率η公式推导Buck型和Boost型开关电源具有不同的拓扑结构，本文将使用如图1-1、1-2所示的电路参考模型：参考电路模型默认电感的DCR（Direct Constant Resistance）为零。
Buck/Boost型开关电源，伴随开关管的开和关，储能电感的电流波形如图1-3所示：。
(PB印制电路板)开关电源的PB布线要求
（PB印制电路板）开关电源的PB布线要求开关电源的PCB布线设计开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。
许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，原因是该电源的PCB 排版存在着许多问题．0、引言为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC／DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。
由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB排版就变得非常重要。
开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。
在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。
用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。
所以，没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。
1、开关电源PCB排版基本要点1.1 电容高频滤波特性图1是电容器基本结构和高频等效模型。
电容的基本公式是式(1)显示，减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。
图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到，即当一个电容器工作频率在fo以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即当电容器工作频率在fo以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即当电容器工作频率接近fo时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。
电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。
由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。
钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。
瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。
开关电源设计时的PCB规范及走线技巧
开关电源PCB设计原则及走线技巧一、引言开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。
因为开关三极管总是工作在“开”和“关”的状态，所以叫开关电源。
开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。
开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电路产生高频干扰，变压器反馈式振荡电路，能产生有规律的脉冲电流或电压的电路叫振荡电路，变压器反馈式振荡电路就是能满足这种条件的电路。
开关电源分为，隔离与非隔离两种形式，在这里主要谈一谈隔离式开关电源的拓扑形式，在下文中，非特别说明，均指隔离电源。
隔离电源按照结构形式不同，可分为两大类：正激式和反激式。
反激式指在变压器原边导通时副边截止，变压器储能。
原边截止时，副边导通，能量释放到负载的工作状态，一般常规反激式电源单管多，双管的不常见。
正激式指在变压器原边导通同时副边感应出对应电压输出到负载，能量通过变压器直接传递。
按规格又可分为常规正激，包括单管正激，双管正激。
半桥、桥式电路都属于正激电路。
正激和反激电路各有其特点，在设计电路的过程中为达到最优性价比，可以灵活运用。
一般在小功率场合可选用反激式。
稍微大一些可采用单管正激电路，中等功率可采用双管正激电路或半桥电路，低电压时采用推挽电路，与半桥工作状态相同。
大功率输出，一般采用桥式电路，低压也可采用推挽电路。
反激式电源因其结构简单，省掉了一个和变压器体积大小差不多的电感，而在中小功率电源中得到广泛的应用。
在有些介绍中讲到反激式电源功率只能做到几十瓦，输出功率超过100瓦就没有优势，实现起来有难度。
本人认为一般情况下是这样的，但也不能一概而论，PI公司的TOP芯片就可做到300瓦，有文章介绍反激电源可做到上千瓦，但没见过实物。
输出功率大小与输出电压高低有关。
反激电源变压器漏感是一个非常关键的参数，由于反激电源需要变压器储存能量，要使变压器铁芯得到充分利用，一般都要在磁路中开气隙，其目的是改变铁芯磁滞回线的斜率，使变压器能够承受大的脉冲电流冲击，而不至于铁芯进入饱和非线形状态，磁路中气隙处于高磁阻状态，在磁路中产生漏磁远大于完全闭合磁路。
开关电源的PCB布线要求
开关电源的PCB布线要求开关电源是一种常见的电源之一。
在集成电路的建设中，PCB布线设计是非常重要的，因为合理的PCB布线设计可以大大提高电路的稳定性和可靠性。
特别是在开关电源中，良好的PCB布线设计可以保证电源的性能表现。
因此，本文将介绍开关电源的PCB布线要求。
1. 开关电源PCB布线的基本原则布线设计应遵循以下原则：最短距离布线、线路走向自然、防止串信和互相干扰、保证信号传输质量、减少交叉、噪声与干扰。
开关电源的PCB布线应遵循其工作原理和特征。
因此，布线应考虑以下几个方面：（1）控制单元和功率单元之间的布线开关电源中，控制单元和功率单元之间的布线最好采用双面铜箔。
两面分别贴附于不同的电路板侧面，通过足够的接地区域将控制单元与功率单元连接起来。
此外，控制单元和功率单元之间的布线应避免走近其他信号线，以减少干扰和噪声。
（2）开关管的布局在开关电源的设计中，布置开关管时，应考虑其焊盘的布局，避免电容器等元器件太近，导致开关管与其他元器件之间出现串扰和互相干扰的情况。
同时，开关管布线的电感应该保持足够小，以减少噪声的产生。
（3）输入输出滤波在开关电源中，输入和输出滤波电容应布置在尽可能近的地方，以便缩短电流路径，减小共模噪声，提高抗干扰性。
2. 开关电源PCB布线的具体实现（1）输出过滤电路的布置在开关电源中，输出过滤电容（Cout）、输出电感（LOut）和输出短路电菩（Rout）等元件构成的过滤电路主要是为了抵抗输出端的高频噪声，因此应尽可能在开关管的输出端背面布置上述元件，并较短距离地接线连接一起。
为进一步减小信号在跑动过程中的干扰，如条件允许可以考虑在输出位置借助Lcl滤波来过滤掉高频扰动。
（2）高频降噪电阻的布置在高频降噪电阻（RF）的布置中，为了规避开关管；管贞周围存在的两对互相耦合的集成电路阻抗，对RF电阻的参考铺方式有两种形式，具体布置如下。
（3）控制电路的布置控制电路包括开关电源脉宽调制芯片、反馈电路、保险丝、脉冲变压器等基本单元，其布置和连线应符合以下要求：a. 脉宽调制控制芯片应该在布局与连接两方面得到考虑，控制芯片两侧的布局以及自身内部元器件布局一定要工整、规整、紧凑，以避免噪声的干扰和影响；b. 比较器反馈电路应布置在控制芯片上，以尽可能减少反馈信号跑动的距离和串扰的影响；c. 连接在主电路和控制电路间的脉冲变压器电路应该收紧磁感线，保证高频信号附着到比较器变化的上升沿或下降沿。
开关电源PCB布局指南
开关电源PCB布局指南开关电源是一种常见的电源供应器件，可将输入电压转换为所需的输出电压，广泛应用于各种电子设备中。
为了确保开关电源的正常运行和安全性，合理的PCB布局设计是非常重要的。
下面是一些开关电源PCB布局的指南。
1.分离高频和低频部分开关电源由高频和低频电路组成，应将它们分离开来以避免互相干扰。
将高频部分放在一块区域，并采取适当的隔离措施，例如增加地平面间距和降噪电容。
2.确保良好的地面平面地面平面是开关电源PCB布局的关键之一、地面平面应尽可能大，并尽量避免断裂和断层，以提供稳定的地面引用。
在地面平面上加入一些分隔岛来隔离高频和低频部分。
3.确保短而粗的电流路径为了减少损耗和EMI干扰，应尽量缩短电流路径。
合理优化布局，使输入和输出的电流路径尽量短。
同时，应采用足够宽的供电和接地线，以降低电阻和电感。
4.高频组件的布局高频组件包括开关管、变压器和滤波电容器等。
这些组件之间应尽量缩短距离，以降低电感和串扰。
变压器应放置在开关管附近，并与开关管垂直放置，以减少磁耦合和电感。
5.散热片和散热孔的布局开关电源的工作过程中会产生较大的热量，因此必须确保良好的散热能力。
散热片应尽量与功率器件接触紧密，并通过散热孔将热量导出。
散热片和散热孔的布局要合理，以确保均匀散热和良好的风流。
6.调试界面和滤波器为了便于调试和测量，应在PCB上设置相应的调试接口。
此外，为了减少EMI干扰，应在输入和输出端口附近添加合适的滤波器，以滤除高频噪声。
7.引脚位置和距离组件的引脚位置和距离对于开关电源的性能和可靠性至关重要。
引脚之间应尽量保持足够的距离，以避免串扰和短路。
同时，引脚的布局也应考虑到易于焊接和布线的因素。
8.信号和功率的分离为了避免信号和功率互相干扰，应尽量将它们分离开来。
信号线和电源线应尽量平行布置，但不要交叉或靠得太近。
此外，还可以在它们之间添加隔离层或屏蔽层，并使用差分传输线来减少干扰。
以上是关于开关电源PCB布局的一些指南。
开关电源适配器的PCB布局布线要求
开关电源适配器的PCB布局布线要求串音是开关电源适配器和很多电子设备发生的一种干扰信号，它常常发生在开关电源的PCB中布线及电线、电缆间的导线互容互感里面，是PCB印制电路板中存在的最难克服的问题。
在解决电源适配器EMI问题时，首先应知道是传导干扰、辐射干扰还是串音干扰。
若开关电源PCB的一条带状线载有控制和逻辑电平，另一条带状线载有低电平信号，在平行布线长度超过10厘米时，将会产生串音干扰。
如果长长的电缆载有串行或并行的高速运行数字信号或控制信号，将会出现串音干扰，这是因为电线和电缆之间存在电场（互容）、磁场（互感）的作用。
带状线是什么？带状线就是出现干扰、发生串音的频率，是由电场、磁场耦合产生的。
开关电源PCB的带状线、电缆线中的导体靠近平行电线时，串音就会产生。
首先确定电场耦合（互容）和磁场耦合（互感）中哪种耦合最主要的，应该由电路阻抗、工作频率和磁场强度来决定。
这个方法很简单：当电源适配器和接收器的阻抗（单位是欧姆）的乘积大于1000时，主要是电场耦合；电源适配器和接收器的阻抗的乘积在300~1000之间时，磁场耦合和电场耦合都有可能是主要耦合，这时取决于电路间的配置和频率。
然而，这个方法并不适用于所有的情况，如在地板上PCB带状线之间的串音，因为这时PCB带状线的特性阻抗、负载阻抗及电源阻抗可能为正常标准状态，串音很可能是以电场耦合（互容）为主。
如果这时接收器采用屏蔽电缆并在屏蔽层的两端接地，则磁场耦合是主要的。
低频时，呈现较低的电路阻抗，电场耦合是主要的。
只有找到耦合的对象，抑制产生耦合的通道，才能使耦合的能量衰减或耗散。
PCB的电磁辐射跟其他电气设备一样，也有差模辐射和共模辐射两种基本类型。
差模辐射的特点取决于闭合回路的电流特性；共模辐射是由对地干扰噪声电压引起的。
PCB并不是单根线而是多根线，它们的电流不相等，所以不能简单地考虑只是差模辐射的作用，必须考虑所有电流的作用。
由于差模电流是相减的，共模辐射电流是相加的，所以分析辐射时，即使共模电流比差模电流小很多，也会产生一定程度的电场辐射。