开关电源Layout 5大规则

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所属分类:开关式电源

引言

PCB Layout是开关电源研发过程中的极为重要的步骤和环节,关系到开关电源能否正常工作,生产是否顺利进行,使用是否安全等问题。

开关电源PCB Layout比起其它产品PCB Layout来说都要复杂和困难,要考虑的问题要多得多,归纳起来主要有以下几个方面的要求:

一、电路要求

1PCB 中的元器件必须与BOM一致。

2线条走线必须符合原理图,利用网络联机可以轻做到这一点。

3线条宽度必须满足最大电流要求,不得小于1mm/1A,以保证线条温升不超过70℃.为了减少电压降有时还必须加宽宽度。

4为了减小电压降和损耗,视需要在线条上镀锡。

二、安规要求

1一次侧和二次侧电路要用隔离带隔开,隔离带清晰明确. 靠隔离带的组件,在10N的推力作用下应保持电气距离要求。

2 隔离带中线要用1mm的丝印虚线隔开,并在高压区标识DANGER / HIGH VOLTAGE。

3各电路间电气间隙(空间距离):

(1) 一次侧交流部分:

保险丝前  L-N≧2..5mm

L.N↔大地(PE) ≧2. 5mm

保险丝后 不做要求.

(2) 一次侧交流对直流部分≧2mm

(3) 一次侧直流地对大地≧4mm

(4) 一次侧对二次侧部分4mm(一二次侧组件之间)

(5) 二次侧部分:

电压低于100V≧0.5mm

电压高于100V≧1.0mm

(6) 二次侧地对大地 ≧1mm

5各电路间的爬电距离:

(1) 一次侧交流电部分:

保险丝前 L-N≧2..5mm

L.N↔大地(PE) ≧2. 5mm

保险丝后不做要求.

(2) 一次侧交流对直流部分≧2mm

(3) 一次侧直流地对大地≧4mm

(4) 一次侧对二次侧≧6.4mm

光耦,Y电容,脚间距≦6.4时要开槽。

(5) 二次侧部分之间:电压低于100V时≧0.5mm; 电压高于100V时,按电压计算。

(6) 二次侧对大地≧2mm.

(7) 变压器二次侧之间≧8mm

5导线与PCB边缘距离应≧1mm

6PCB上的导电部分与机壳之空间距离小于4 mm时, 应加0.4 mm麦拉片。

7PCB必须满足防燃要求。

三. EMI要求

1初级电路与次级电路分开布置。

2交流回路, PFC、PWM回路,整流回路,,滤波回路这四大回路包围的面积越小越好,即要求:

(1)各回路中功率组件彼此尽量靠近。

(2)功率线条(两交流线之间、正线与地线之间)彼此靠近。

3控制IC要尽量靠近被控制的MOS管。

4控制IC周边的组件尽量靠近IC布置,尤其是直接与IC连接的组件, 如RT、CT电阻电容, 校正网络电阻电容, 应尽量在IC对应PIN附近布置. RT、CT 到PIN线条要尽量短。

5PFC、PWM回路要单点接地. IC周边组件的地先接到IC地再接到MOS的S极, 再由S极引到PFC电容负极。

6反馈线条应尽量远离干扰源( 如PFC电感、 PFC二极管引线、 MOS管)的引线,不得与它们靠近平行走线。

7数字地与仿真地要分开, 地线之间的间距应满足一定要求。

8偏置绕阻的回线要直接接到PFC电容的负极。.

9功率线条(流过大电流的线条)要短而宽, 以降低损耗, 提高响应频率, 降低接收干扰频谱范围.。

10在X电容、PFC电容引脚附近,铜条要收窄,以便充分利用电容滤波。

11输出滤波电容必要时可用两个小电容并联以减少ESR。

12PFC MOS和D、PWM MOS散热片必须接一次地,以减少共模干扰。

13二次侧的散热片、变压器外屏蔽应接二次地。

14变压器一次地和二次侧地之间或直流正极和二次侧地之间应接一个电容,为共模干扰提供放电快捷方式。

15变压器的内屏蔽层应接一次侧直流正极,以抑制二次侧共模干扰。

16交流回路应远离PFC、PWM回路, 以减少来自后者的干扰。

17双层PCB的上层尽可能用宽线,地线尽量布在上层。

18多层PCB应用一层作为地线、一层作为电源线,以充分利用层间电容去耦,减小干扰.

四. 散热要求

1PCB整体布置时应充分考虑使用时PCB的安装姿态和位置。在自然散热条件下,PCB板是竖直放置时,,发热量大的电感、变压器尽可能放在上面,以免给其它热敏感组件加热;如果是水平放置的, 也要考虑对热敏感的组件,如小卡、MOS管,应远离电感、变压器。

2 散热片的选取,要考虑热流方向,要有利于空气对流;自然散热时, 齿应向上;在强迫通风时,齿要顺着风向.

3变压器、电感、整流器等发热量大的组件应放在出风口或边缘,以便将热量直接带到机壳外。

4散热片齿的方向最好顺风,以利于对流。

5必要时在组件下面或附近将PCB开孔,以利于散热。

6热敏组件如电解电容、IC应远离热源。

7温度高的零件,如变压器、PFC电感、滤波电感散热片周围的组件不要太近,以免烫伤。对温度敏感组件要远离这些零件。

五. 制作工艺和安装使用要求

1外形尺寸、安装尺寸、入输出接口必须满足Spec要求(与主机配套), 必须保证安装使用方便。

2所有元器件(插件、贴片)都应使用Lead year组件库标准封装。自建组件封装时,孔的大小应保证组件能顺利插入。孔直径=组件脚直径+0.3mm。

3元器件之间及组件与散热片之间,应留有足够间隙,以方便插件及防止短路.

4所有孔包括焊盘孔、过孔、 安装孔、通风孔与PCB边缘的距离至少1mm。

5轴向组件和跳线的脚距尽量一致,以减少组件成型和安装工具。

6兼容组件孔要分开并用线连起来.

7贴装器件用的PCB膨胀系数不要太大,否则会拉断焊点。

8小卡应多个合成一块大板,大板两边应留5mm的边条,以过锡炉。最多不超过3排,以V槽分开。

9进板方向要标明。

10贴装组件焊盘同距离、本体间距离应满足以下要求:

开关电源Layout 5大规则

11不同类型器件尺寸与距离如下表:

12大于0805的陶瓷电容, 其方向应与进板方向,( 垂直时应力大, 易损坏)

13插件附近3mm以内不要贴片,以免插板损伤贴片。

14插件焊盘间最小距离应>1mm。

15DIP焊盘可采用椭圆,以保证最小距离>0.6mm。

16所有的元器件离V-CUT>1mm。

17可插拔及可调器件,就留有足够空间,以方便插拔或调试。

18安装禁布区内不应有组件或走线, ∮5 mm以下安装孔禁布区为∮10-12。

19电缆折弯部分要留有一定空间让电线通过,否则会压弯组件。

20散热片下方有走线时,跳线或组件应有一定高度,以保证安规要求。

21孤立焊盘与走线连接应尽量采用滴泪焊盘.

22小卡拼板时, 其上应有基准点。

23丝印

(1). 每个元器件、小卡、散热片、引出线孔都应有丝印标号,标号应与BOM一致,丝印方向应尽量保持在两个方向。

(2). 在焊盘、导通孔、锡道上不能放丝印,丝印不能放在元器件下面(密度较高的除外)。

(3). 电解电容、二极管极性要标明,TO-220,TO-247等器件的符号应保证插件方向不会搞错。

(4).PCB上应有商标、产品型号、 PCB号/件号、版本、日期,.位置应醒目,大小应适中。

24保险丝要有规格, 警告文字。

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