電源適配器PCB布線設(shè)計(jì)

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電源適配器PCB布線設(shè)計(jì)

隨著單片器件上集成的功能越來越多，其輸出引腳數(shù)目也大大增加，但其封裝尺寸并沒有隨之?dāng)U大。因此，加上引腳間距和阻抗因素的限制，這類器件必須采用更細(xì)的線寬。同時(shí)產(chǎn)品尺寸的總體減小也意味著用于布局布線的空間也大大減小了。在電源適配器產(chǎn)品中，底板的大小與其上器件大小相差無幾，組件占據(jù)板面積高達(dá)80%。某些高密度組件引腳交錯(cuò)，即使采用具有45°布線功能的工具也無法進(jìn)行自動(dòng)布線。盡管45°布線工具能對(duì)某些恰成45°的線段進(jìn)行的處理，但自由角度布線工具具有更大的靈活性，并能較大程度提高布線密度而被廣泛采用。
PCB布線實(shí)踐證明，即使電路原理圖設(shè)計(jì)正確，PCB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。如果PCB兩條細(xì)平行線靠得很近，則會(huì)形成信號(hào)波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲；由于電源適配器、地線的考慮不周而引起的干擾，會(huì)使產(chǎn)品的性能下降，因此在設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格遵守其布線原則。
1.PCB布線的原則及應(yīng)注意的問題
在電源適配器設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，在整個(gè)PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過程限定較高，工作量較大。各部件位置確定后，就是各部件的連線，按照電路圖連接有關(guān)引腳，進(jìn)行交互式布線。

（1）電源適配器PCB布線的原則
輸入/輸出端用的導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，平行容易產(chǎn)生寄生耦合、反射干擾。為了減少平行布線時(shí)的串?dāng)_，兩相鄰層的布線要互相垂直，必要時(shí)可增加印制線條間的距離；或在布線之間有意識(shí)地安插一根零伏線，作為線條之間的隔離，以免發(fā)生反饋搞合。
PCB導(dǎo)線的較小寬度主要由導(dǎo)線與絕緣基板間的黏附強(qiáng)度和流過它們的電流值決定，當(dāng)銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時(shí)，通過2A的電流，溫升不會(huì)高于3℃，因此導(dǎo)線寬度為1.5mm可滿足要求。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02～0.3mm的導(dǎo)線寬度。當(dāng)然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源適配器線和地線。導(dǎo)線的較小間距主要由較壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。強(qiáng)電流引線（公共地線、功放電源適配器引線等）應(yīng)盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。
PCB上的線寬不要突變，導(dǎo)線不要突然拐角（大于等于90°）。設(shè)計(jì)布線圖時(shí)布線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。
印制電路中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決，即讓某引線從別的電阻、電容、三極引腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過。
阻抗高的布線盡量短，阻抗低的布線可以長(zhǎng)一些，因?yàn)樽杩垢叩牟季€容易引發(fā)笛聲和吸收信號(hào)，引起電路不穩(wěn)定。電源適配器線、地線、無反饋組件的基極布線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗布線。射極跟隨器的基極布線必須分開，各自成一路，直到末端再合起來，若兩路地線連來連去，極易產(chǎn)生串音，并使分離度下降。信號(hào)布線（特別是高頻信號(hào)）要盡量短，因?yàn)樗鼈兪堑湫偷陌l(fā)射天線；PCB的信號(hào)接口要盡可能多地分配一些零伏線的連接腳，并均勻地將信號(hào)線分開。
要有合理的走向，如輸入/輸出、交流/直流、強(qiáng)/弱信號(hào)、高頻/低頻、高壓/低壓等，它們的走向應(yīng)該是呈線形的（或分離），不得相互交融。其目的是防止相互干擾。較好的走向是直線，但一般不易實(shí)現(xiàn)；較不利的走向是環(huán)形。對(duì)于直流、小信號(hào)、低電壓PCB設(shè)計(jì)的要求可以低些。PCB的上下層之間布線的方向基本垂直，整個(gè)PCB的布線要均勻。
布線的方向從焊接面看，組件的排列方位盡可能保持與原理圖一致，布線方向較好與電路圖布線方向一致，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進(jìn)行各種參數(shù)的檢測(cè)，這樣做便于生產(chǎn)中的檢查、調(diào)試及檢修。在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求布線合理，少用外接跨線，并按一定順序方向要求布線，如可以由左往右和由上而下的順序進(jìn)行。力求直觀，便于安裝和檢修。
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。較小間距至少要適合承受的電壓，在布線密度較低時(shí)，信號(hào)線的間距可適當(dāng)加大，對(duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線應(yīng)盡可能短且加大加大間距，一般情況下將布線間距設(shè)為8mil。

（2）電源適配器PCB布線時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
專用零伏線、電源適配器線的布線寬度大于1mm；單面或雙面板的電源適配器線和地線應(yīng)盡可能靠近，較好的方法是電源適配器線布在PCB的一面，而地線布在事PCB的另一面，上下重合，這會(huì)使電源適配器的阻抗較低。另外，整塊PCB上的電源適配器線和地線要呈“井”字分布，以便使布線的電流達(dá)到均衡。
要為模擬電路專門提供一根零伏線；為減少線間串?dāng)_，必要時(shí)可增加印制線條間距，或安插一些零伏線作為線間隔離。
PCB的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離。
在PCB設(shè)計(jì)中，還要特別注意電流流過電路中的導(dǎo)線環(huán)路尺寸，因?yàn)檫@些環(huán)路相當(dāng)于正在工作中的小天線，隨時(shí)隨地向空間進(jìn)行輻射。特別是要注意時(shí)鐘部分的布線，因?yàn)檫@部分是整個(gè)電路中工作頻率較高的。
如有可能，在控制線的入口處加接RC去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素。

有條件做寬的線絕不做細(xì)；高壓及高頻線應(yīng)圓滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。地線應(yīng)盡量寬，較好使用大面積網(wǎng)格狀敷銅。
在PCB設(shè)計(jì)中，有些問題雖然發(fā)生在后期制作中，但卻是PCB設(shè)計(jì)帶來的，如過線孔太多，沉銅工藝稍有不慎就會(huì)埋下隱患，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少過線孔。若并行的線條密度太大，焊接時(shí)很容易連成一片，所以線密度應(yīng)視焊接工藝的水平來確定。焊點(diǎn)的距離太小，不利于人工焊接，只能以降低工效來解決焊接質(zhì)量，否則將留下隱患，所以焊點(diǎn)較小距離的確定應(yīng)綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。焊盤或過線孔尺寸太小對(duì)人工鉆孔不利，焊盤尺寸與鉆孔尺寸配合不當(dāng)對(duì)數(shù)控鉆孔不利，容易將焊盤鉆成“C”形，重則鉆掉焊盤。在導(dǎo)線太細(xì)、大面積的未布線區(qū)又沒有設(shè)置敷銅時(shí)，容易造成腐蝕不均勻。即在未布線區(qū)腐蝕完成后，細(xì)導(dǎo)線很有可能腐蝕過頭，或似斷非斷或完全斷。所以，設(shè)置敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。

2.電源適配器正確的布線策略

（1）PCB的布線
印制導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)盡可能短，設(shè)計(jì)布線圖時(shí)布線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了，在高頻回路中更應(yīng)如此。印制導(dǎo)線的拐彎應(yīng)成圓角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能；在兩面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回饋，在這些導(dǎo)線之間較好加接地線。

（2）印制導(dǎo)線的寬度
布線的導(dǎo)線寬窄和導(dǎo)線間距要適中，導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的較小值由承受的電流大小確定，但較小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取0.3mm。導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)銅箔厚度為50gm、導(dǎo)線寬度為1～１.5mm、通過電流2A時(shí)，溫升很小，因此，一般選用1～1.5mm寬度的導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升。印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能粗，如果可以，使用大于2～3mm的線條，這點(diǎn)在帶有微處理器的電路中尤為重要，因?yàn)楫?dāng)?shù)鼐€過細(xì)時(shí)，當(dāng)流過的電流方式變化時(shí)，地電位變動(dòng)，微處理器定時(shí)信號(hào)的電平不穩(wěn)，會(huì)使噪聲容限劣化。在DIP封裝的1C腳間布線，可應(yīng)用10-10與12-12原則，即當(dāng)兩腳間通過兩根線時(shí)，焊盤直徑可設(shè)為50mil、線寬與線距都為l0mil；當(dāng)兩腳間只通過一根線時(shí)，焊盤直徑可設(shè)為64mil、線寬與線距都為12mil。電容器兩焊盤間距應(yīng)盡可能與電容引線腳的間距相符，銅箔較小線寬：?jiǎn)蚊姘?.3mm，雙面板0.2mm，邊緣銅箔較小為1.0mm。銅箔較小間隙：?jiǎn)蚊姘?.3mm，雙面板0.2mm，銅箔與板邊較小距離為0.5mm，組件與板邊較小距離為5.0mm，焊盤與板邊較小距離為4.0mm。

（3）印制導(dǎo)線的間距
相鄰導(dǎo)線間距必須滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡量寬些。較小間距至少要滿足耐受電壓的要求。這個(gè)電壓一般包括工作電壓、附加波動(dòng)電壓及其他原因引起的峰值電壓。
如果有關(guān)技術(shù)條件允許導(dǎo)線之間存在某種程度的金屬殘粒，則其間距就會(huì)減小。因此，在考慮電壓時(shí)應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。在布線密度較低時(shí)，信號(hào)線的間距可適當(dāng)加大，對(duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線應(yīng)盡可能短且加大間距。標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腳之間的距離為0.1英寸（2.54mm），所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸（2.54mm）或是小于0.1英寸的整倍數(shù)，如0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

（4）一般的布線方法

在正式布線之前，首先要將線路分類，主要的分類方法是按功率電平來進(jìn)行，以每30dB功率電平分成若干組，見表

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| 發(fā)布時(shí)間：2019.06.10 來源：電源適配器廠家

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