Conception d'alimentation à découpage PCB

Dans toute conception de PCB, la conception physique de l'alimentation à découpage est le dernier lien. Si la méthode de conception est incorrecte, le PCB peut émettre trop d'interférences électromagnétiques et provoquer un fonctionnement instable de l'alimentation. Ce qui suit est une analyse des points nécessitant une attention particulière à chaque étape .

Flux de conception du schéma au PCB

Établir les paramètres des composants -> netlist du principe d'entrée -> réglages des paramètres de conception -> disposition manuelle -> câblage manuel -> vérifier la conception -> examen -> sortie CAM

réglages des paramètres

La distance entre les fils adjacents doit répondre aux exigences de sécurité électrique, et afin de faciliter le fonctionnement et la production, la distance doit être aussi large que possible. L'espacement minimal doit être au moins adapté à la tension tolérable. Lorsque la densité de câblage est faible, l'espacement des lignes de signal peut être augmenté de manière appropriée. Pour les lignes de signal avec un grand écart entre les niveaux haut et bas, l'espacement doit être aussi court que possible et l'espacement doit être augmenté. En général Définissez l'espacement des traces sur 8 mil. La distance entre le bord du trou intérieur du tampon et le bord de la carte imprimée doit être supérieure à 1 mm, ce qui peut éviter les défauts du tampon pendant le traitement. Lorsque les traces reliées aux plots sont minces, la connexion entre les plots et les traces doit être conçue en forme de goutte. L'avantage est que les plots ne sont pas faciles à décoller, mais les traces et les plots ne se déconnectent pas facilement.

Disposition des composants

La pratique a prouvé que même si le schéma du circuit est conçu correctement et que la carte de circuit imprimé n'est pas conçue correctement, cela aura un effet négatif sur la fiabilité des équipements électroniques. Par exemple, si les deux fines lignes parallèles de la carte imprimée sont proches l'une de l'autre, cela entraînera un retard dans la forme d'onde du signal et le bruit de réflexion à la fin de la ligne de transmission; les interférences causées par une mauvaise prise en compte de l'alimentation et de la terre feront souffrir le produit. Les performances diminuent, par conséquent, lors de la conception de cartes de circuits imprimés, il convient de veiller à adopter des méthodes correctes. Chaque alimentation à découpage comporte quatre boucles de courant:

◆ Circuit CA de l'interrupteur d'alimentation

◆ Circuit CA du redresseur de sortie

◆ Boucle de courant de source de signal d'entrée

◆ Boucle d'entrée de la boucle de courant de charge de sortie

Le condensateur d'entrée est chargé par un courant continu approximatif. Le condensateur de filtre sert principalement de fonction de stockage d'énergie à large bande; de même, le condensateur de filtre de sortie est également utilisé pour stocker l'énergie haute fréquence du redresseur de sortie et éliminer l'énergie CC de la boucle de charge de sortie. Par conséquent, les bornes des condensateurs de filtrage d'entrée et de sortie sont très importantes. Les boucles de courant d'entrée et de sortie ne doivent être connectées à l'alimentation électrique que depuis les bornes du condensateur de filtrage respectivement; si la connexion entre la boucle d'entrée / sortie et la boucle d'interrupteur / redresseur de puissance ne peut pas être connectée au condensateur La borne est directement connectée et l'énergie CA sera rayonnée dans l'environnement par le condensateur du filtre d'entrée ou de sortie.

Le circuit CA de l'interrupteur d'alimentation et le circuit CA du redresseur contiennent des courants trapézoïdaux de grande amplitude. Les composantes harmoniques de ces courants sont très élevées. La fréquence est bien supérieure à la fréquence fondamentale de l'interrupteur. L'amplitude de crête peut atteindre 5 fois l'amplitude du courant continu continu d'entrée / sortie. Environ 50ns. Ces deux boucles sont les plus sujettes aux interférences électromagnétiques. Par conséquent, ces boucles AC doivent être disposées avant les autres lignes imprimées de l'alimentation électrique. Les trois principaux composants de chaque boucle sont des condensateurs de filtrage, des interrupteurs ou redresseurs de puissance, des inductances ou des transformateurs. Placez-les côte à côte et ajustez la position des composants pour rendre le chemin actuel entre eux aussi court que possible.

La meilleure façon d'établir une disposition d'alimentation à découpage est similaire à sa conception électrique. Le meilleur processus de conception est le suivant:

1. Placez le transformateur

2. Conception de la boucle de courant de l'interrupteur d'alimentation

3. Conception de la boucle de courant du redresseur de sortie

4. Circuit de commande connecté au circuit d'alimentation CA

Conception de la boucle de source de courant d'entrée et du filtre d'entrée Lors de la conception de la boucle de charge de sortie et du filtre de sortie selon l'unité fonctionnelle du circuit, lors de la disposition de tous les composants du circuit, les principes suivants doivent être respectés:

● Tout d'abord, considérez la taille du PCB. Lorsque la taille du PCB est trop grande, les lignes imprimées seront longues, l'impédance augmentera, la capacité anti-bruit diminuera et le coût augmentera; si la taille du PCB est trop petite, la dissipation thermique ne sera pas bonne et les lignes adjacentes seront facilement perturbées. La meilleure forme de la carte de circuit imprimé est rectangulaire, le rapport hauteur / largeur est de 3: 2 ou 4: 3, les composants situés sur le bord de la carte de circuit imprimé, généralement pas à moins de 2 mm du bord de la carte de circuit imprimé

● Lors de la mise en place de l'appareil, pensez à une soudure future, pas trop dense

● Prenez les composants de base de chaque circuit fonctionnel comme centre et disposez-les autour. Les composants doivent être disposés uniformément, proprement et de manière compacte sur le PCB, minimiser et raccourcir les fils et les connexions entre les composants, et le condensateur de découplage doit être aussi proche que possible du VCC de l'appareil

● Pour les circuits fonctionnant à hautes fréquences, les paramètres répartis entre les composants doivent être pris en compte. En règle générale, le circuit doit être disposé en parallèle autant que possible. De cette façon, il est non seulement beau, mais aussi facile à installer et à souder, et facile à produire en masse

● Organisez la position de chaque unité de circuit fonctionnel en fonction du flux du circuit, rendez la disposition pratique pour le flux du signal et gardez le signal dans la même direction que possible

● Le premier principe de la disposition est d'assurer le taux de disposition du câblage, de faire attention à la connexion des câbles volants lors du déplacement de l'appareil et de mettre les appareils connectés ensemble

● Réduisez au maximum la surface de la boucle pour supprimer les interférences de rayonnement de l'alimentation à découpage

4. Câblage

L'alimentation à découpage contient des signaux haute fréquence. Toute ligne imprimée sur le PCB peut agir comme une antenne. La longueur et la largeur de la ligne imprimée affecteront son impédance et son inductance, affectant ainsi la réponse en fréquence. Même les lignes imprimées qui transmettent des signaux CC peuvent se coupler aux signaux de radiofréquence des lignes imprimées adjacentes et causer des problèmes de circuit (et même émettre à nouveau des signaux d'interférence). Par conséquent, toutes les lignes imprimées qui passent le courant alternatif doivent être conçues pour être aussi courtes et larges que possible, ce qui signifie que tous les composants connectés aux lignes imprimées et aux autres lignes électriques doivent être placés très près.

La longueur de la ligne imprimée est directement proportionnelle à l'inductance et à l'impédance qu'elle présente, tandis que la largeur est inversement proportionnelle à l'inductance et à l'impédance de la ligne imprimée. La longueur reflète la longueur d'onde de la réponse de la ligne imprimée. Plus la longueur est longue, plus la fréquence à laquelle la ligne imprimée peut envoyer et recevoir des ondes électromagnétiques est basse, et elle peut émettre plus d'énergie radiofréquence. Selon la taille du courant de la carte de circuit imprimé, essayez d'augmenter la largeur de la ligne électrique pour réduire la résistance de boucle. Dans le même temps, rendez la direction de la ligne électrique et de la ligne de terre cohérente avec la direction du courant, ce qui contribue à améliorer la capacité anti-bruit. La mise à la terre est la branche inférieure des quatre boucles de courant de l'alimentation à découpage. Elle joue un rôle très important en tant que point de référence commun pour le circuit. C'est une méthode importante pour contrôler les interférences. Par conséquent, l'emplacement du fil de mise à la terre doit être soigneusement pris en compte dans la configuration. Le mélange de différentes mises à la terre entraînera un fonctionnement instable de l'alimentation électrique.

5. Vérifiez

Une fois la conception du câblage terminée, il est nécessaire de vérifier soigneusement si la conception du câblage est conforme aux règles définies par le concepteur, et en même temps, il est également nécessaire de confirmer si les règles établies répondent aux exigences du processus de production de la carte imprimée. Vérifiez généralement la ligne et la ligne, la ligne et le bloc de composants, la ligne Si les distances entre les trous traversants, les patins de composants et les trous traversants, les trous traversants et les trous traversants sont raisonnables, et si elles répondent aux exigences de production. Si la largeur de la ligne électrique et de la ligne de masse est appropriée, et s'il y a un endroit pour élargir la ligne de masse dans le PCB. Remarque: certaines erreurs peuvent être ignorées. Par exemple, lorsqu'une partie du contour de certains connecteurs est placée à l'extérieur du cadre de la carte, des erreurs se produisent lors de la vérification de l'espacement; en outre, chaque fois que le câblage et les vias sont modifiés, le cuivre doit être re-plaqué.

L'examen est basé sur la «liste de contrôle PCB», qui comprend les règles de conception, les définitions de couche, les largeurs de ligne, l'espacement, les plots et les paramètres via, et se concentre également sur l'examen de la rationalité de la disposition des appareils, le routage des réseaux électriques et terrestres et des réseaux d'horloge à grande vitesse. Le câblage et le blindage, le placement et la connexion des condensateurs de découplage, etc.

6. Conception de sortie

Remarques sur la sortie des fichiers Gerber:

● Les couches qui doivent être sorties incluent la couche de câblage (couche inférieure), la couche d'écran en soie (y compris la sérigraphie supérieure et inférieure), le masque de soudure (masque de soudure inférieur), la couche de forage (couche inférieure), et également générer des fichiers de forage (NC Drill)

● Lors de la définition du calque du calque de sérigraphie, ne sélectionnez pas le type de pièce, sélectionnez le calque supérieur (calque du bas) et Contour, Texte, Ligne du calque de sérigraphie

● Lorsque vous définissez le calque de chaque calque, sélectionnez BoardOutline. Lorsque vous définissez le calque du calque de sérigraphie, ne sélectionnez pas le type de pièce et sélectionnez le contour, le texte et la ligne du calque supérieur (calque du bas) et le calque de sérigraphie.