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开关电源PCB Layout一般要求

开关电源PCB Layout一般要求
开关电源PCB Layout一般要求

开关电源PCB Layout一般要求

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

1.PCB 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℃.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

VOLT AGE。

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100 V

(6) 二次侧地对大地≧1mm

4. 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

6. PCB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。

7. PCB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R T、C T电阻电

容, 校正网络电阻电容, 应尽量在IC对应PIN附近布置. R T、C T 到PIN线条要尽量短。

5. PFC、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。

12. PFC 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。

#1楼主贴:开关电源PCB_LAYOUT原则(网络内容,以备后用)

文章发表于:2011-08-13 16:10

开关电源PCB_LAYOUT原则

1.0目的:

规范PCB的设计思路,保证和提高PCB的设计质量。

2.0适用范围:

适用于PCB Layout.

3.0具体内容:

(1) A:Layout 部分…………………………………………………………2-19

(2) B:工艺处理部分………………………………………………………20-23

(3) C:检查部分……………………………………………………………24-25

(4) D:安规作业部分………………………………………………………26-32

2、滤波电容尽量贴近开关管或整流二极管如上图二,C1尽量靠近Q1,C3靠近D1等

3、脉冲电流流过的区域远离输入、输出端子,使噪声源和输入、输出口分离,如A105。

图三

图三:MOS管、变压器离入口太近,EMI传导通不过。

图四

图四:MOS管、变压器远离入口,EMI传导能通过。

4、控制回路与功率回路分开,采用单点接地方式,如图五。

图五

1、384

2、384

3、2843、2842IC 周

围的元件接地接至IC 的地脚 (第5脚);再从第5脚引出至大 电容地线。

2、光耦第3脚地接到IC 的第2 脚,第2脚接至IC 的5脚上。

图六

5、必要时可以将输出滤波电感安置在地回路上。

6、用多只ESR 低的电容并联滤波。

7、用铜箔进行低感、低阻配线,相邻之间不应有过长的平行线,走线尽量避免平行、交叉用垂直方式,线宽不要突变,走线不要突然拐角(即:≤直角)。

B 、抗干扰要求

1、尽可能缩短高频元器件之间连线,设法减少它们的分布参数和相互间电磁干扰,易受干扰的元器件不能和强干扰器件相互挨得太近,输入输出元件尽量远离。

2、某些元器件或导线之间可能有较高电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。 C 、布局要求

1、除温度开关、热敏电阻…外,对温度敏感的关键元器件(如IC )应远离发热元件,发热较大的器件应与电容等影响整机寿命的器件有一定的距离。

(14)信号线不能从变压器、散热片、MOS 管脚中穿过。

(15)如输出是叠加的,差模电感前电容接前端地,差模电感后电容接输出地。

(16)高频脉冲电流流径的区域

A .尽量缩小由高频脉冲电流包围的面积 上图所标示的5个环路包围的面积尽量小。

B .电源线、地线尽量靠近,以减小所包围的面积,从而减小外界磁场环路切割产生的电磁干扰,同时减少环路对外的电磁辐射。

开关电源PCB设计流程及布线技巧

开关电源PCB设计流程及布线技巧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。 如图:

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

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IClayout布局经验总结.

IC layout布局经验总结 布局前的准备: 1 查看捕捉点设置是否正确.08工艺为0.1,06工艺为0.05,05工艺为0.025. 2 Cell名称不能以数字开头.否则无法做DRACULA检查. 3 布局前考虑好出PIN的方向和位置 4 布局前分析电路,完成同一功能的MOS管画在一起 5 对两层金属走向预先订好。一个图中栅的走向尽量一致,不要有横有竖。 6 对pin分类,vdd,vddx注意不要混淆,不同电位(衬底接不同电压)的n井分开.混合信号的电路尤其注意这点. 7 在正确的路径下(一般是进到~/opus)打开icfb. 8 更改cell时查看路径,一定要在正确的library下更改,以防copy过来的cell是在其他的library下,被改错. 9 将不同电位的N井找出来. 布局时注意: 10 更改原理图后一定记得check and save 11 完成每个cell后要归原点 12 DEVICE的个数是否和原理图一至(有并联的管子时注意);各DEVICE的尺寸是否和原理图一至。一般在拿到原理图之后,会对布局有大概的规划,先画DEVICE,(DIVECE之间不必用最小间距,根据经验考虑连线空间留出空隙)再连线。画DEVICE后从EXTRACTED 中看参数检验对错。对每个device器件的各端从什么方向,什么位置与其他物体连线必须先有考虑(与经验及floorplan的水平有关). 13 如果一个cell调用其它cell,被调用的cell的vssx,vddx,vssb,vddb如果没有和外层cell 连起来,要打上PIN,否则通不过diva检查.尽量在布局低层cell时就连起来 14 尽量用最上层金属接出PIN。 15 接出去的线拉到cell边缘,布局时记得留出走线空间. 16 金属连线不宜过长; 17 电容一般最后画,在空档处拼凑。 18 小尺寸的mos管孔可以少打一点. 19 LABEL标识元件时不要用y0层,mapfile不认。 20 管子的沟道上尽量不要走线;M2的影响比M1小. 21 电容上下级板的电压注意要均匀分布;电容的长宽不宜相差过大。可以多个电阻并联. 22 多晶硅栅不能两端都打孔连接金属。 23 栅上的孔最好打在栅的中间位置. 24 U形的mos管用整片方形的栅覆盖diff层,不要用layer generation的方法生成U形栅. 25 一般打孔最少打两个 26 Contact面积允许的情况下,能打越多越好,尤其是input/output部分,因为电流较大.但如果contact阻值远大于diffusion则不适用.传导线越宽越好,因为可以减少电阻值,但也增加了电容值. 27 薄氧化层是否有对应的植入层 28 金属连接孔可以嵌在diffusion的孔中间.

反激式开关电源PCB设计要点

反激式开关电源PCB设计要点 反激电源整体原理图如图1所示。 图1开关电源从市电火线L和零线N进来后,有一个电流较大的保险管,如图1所示。这是因为板子上有其他市电交流负载,如交流电机等,当负载电流过大时,保护电路。该保险管电流参数需要根据实际负载功率计算选择。保险管后有一个压敏电阻(如图2所示),用于抑制浪涌和瞬时尖峰电压,当其两端电压高于其阈值时,压敏电阻值迅速下降,从而流过大电流,保护后级电路。在压敏电阻后又有一个电流较小的保险管(如图2所示),这才是真正针对板子开关电源的过流保护,防止电源电流过大,保护电路。保险管后的NTC电阻(如图2所示),用于抑制开机时的浪涌电流,因为刚开机时,NTC温度较低,电阻值很大,抑制电流过大;当在电流作用下,NTC电阻温度升高,电阻值下降到很小,不影响正常工作电流。安规X电容(如图2所示)用于滤除市电的差模干扰,其后的3个电阻主要用于给X电容放电,以符合安规要求,防止在切断市电输入时,人手触摸到金属

端子有触电感。使用多个电阻的原因是分散承受电压和功率。共模电感(如图2所示)用于滤除共模干扰电流。 图2输入电容EC1在行业上有个3uF/W的通用原则,但需要注意的是该功率是输入功率而非输出功率,假设输出功率12W,效率为80%,则输入功率为15W,则输入电容至少为45uF,如图8所示。由于反激电源演变自Buck-Boost,其输入回路和输出回路均是电流不连续路径,因此均要控制回路面积越小越好。输入电容EC1要靠近电源芯片,如图3所示。同理,输出整流二极管和输出电容也应该靠近变压器。

图3RCD钳位电路用于吸收开关管关断时的Vds高压,防止损坏MOS 管(电源芯片)。Layout时需将电容靠近变压器,电阻次之,如图4所示。

开关电源电路详解图

开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下: 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理: ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。

2、DC 输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容,L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖

开关电源各模块原理实图讲解

开关电源原理 一、开关电源的电路组成: 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值 降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及 杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。 当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防止浪 涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是 负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5 容量变小,输出的交流纹波将增大。

时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增 大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路: 1、MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导 体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图: 3、工作原理: R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器,和开关MOS管并接,使开关管电压应力减少,EMI减少,不发生二次击穿。在开关管Q1关断时,变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流,这些元件组合一起,能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制,因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时,UC3842停止工作,开关管Q1立即关断。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络,电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小,易引起振荡,电磁干扰也会很大;R1过大,会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下,从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波,当其占空比越大时,Q1导通时间越长,变压器所储存的能量

开关电源入门必读:开关电源工作原理超详细解析

开关电源入门必读:开关电源工作原理超详细解析 第1页:前言:PC电源知多少 个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术,所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源(Sw itching Mode P ow er Supplies,简称SMPS),它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少 目前主要包括两种电源类型:线性电源(linear)和开关电源(sw itching)。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电,比如说12V,而且经过转换后的低压依然是AC交流电;然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流,并将低压AC交流电转化为脉动电压(配图1和2中的“3”);下一步需要对脉动电压进行滤波,通过电容完成,然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电(配图1和2中的“4”);此时得到的低压直流电依然不够纯净,会有一定的波动(这种电压波动就是我们常说的纹波),所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后,我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了(配图1和2中的“5”) 配图1:标准的线性电源设计图

配图2:线性电源的波形 尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电,比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等,但是对于高功耗设备而言,线性电源将会力不从心。 对于线性电源而言,其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比:也即说如果输入市电的频率越低时,线性电源就需要越大的电容和变压器,反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz(有些国家是50Hz)频率的AC市电,这是一个相对较低的频率,所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外,AC市电的浪涌越大,线性电源的变压器的个头就越大。 由此可见,对于个人PC领域而言,制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动,因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少 开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言,AC输入电压可以在进入变压器之前升压(升压前一般是50-60KHz)。随着输入电压的升高,变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是,我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式,和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。 事实上,终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案:闭回路系统(closed loop system)——负责控制开关管的电路,从电源的输出获得反馈信号,然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器(这个方法称作PW M,Pulse W idth Modulation,脉冲宽度调制)。所以说,开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整,从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量,而且降低发热量。 反观线性电源,它的设计理念就是功率至上,即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下,结果产生高很多的热量。 第2页:看图说话:图解开关电源 下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction,功率因素校正)电路的廉价电源,图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。 图3:没有PFC电路的电源 图4:有PFC电路的电源 通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处:一个具备主动式PFC电路而另一个不具备,前者没有110/220V转换器,而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。

版图LAYOUT布局经验总结94条

layout布局经验总结 布局前的准备: 1 查看捕捉点设置是否正确.08工艺为0.1,06工艺为0.05,05工艺为0.025. 2 Cell名称不能以数字开头.否则无法做DRACULA检查. 3 布局前考虑好出PIN的方向和位置 4 布局前分析电路,完成同一功能的MOS管画在一起 5 对两层金属走向预先订好。一个图中栅的走向尽量一致,不要有横有竖。 6 对pin分类,vdd,vddx注意不要混淆,不同电位(衬底接不同电压)的n井分开.混合信号的电路尤其注意这点. 7 在正确的路径下(一般是进到~/opus)打开icfb. 8 更改cell时查看路径,一定要在正确的library下更改,以防copy过来的cell是在其他的library下,被改错. 9 将不同电位的N井找出来. 布局时注意: 10 更改原理图后一定记得check and save 11 完成每个cell后要归原点 12 DEVICE的个数是否和原理图一至(有并联的管子时注意);各DEVICE的尺寸是否和原理图一至。一般在拿到原理图之后,会对布局有大概的规划,先画DEVICE,(DIVECE 之间不必用最小间距,根据经验考虑连线空间留出空隙)再连线。画DEVICE后从EXTRACTED中看参数检验对错。对每个device器件的各端从什么方向,什么位置与其他物体连线必须先有考虑(与经验及floorplan的水平有关). 13 如果一个cell调用其它cell,被调用的cell的vssx,vddx,vssb,vddb如果没有和外层cell连起来,要打上PIN,否则通不过diva检查.尽量在布局低层cell时就连起来。 14 尽量用最上层金属接出PIN。 15 接出去的线拉到cell边缘,布局时记得留出走线空间. 16 金属连线不宜过长; 17 电容一般最后画,在空档处拼凑。 18 小尺寸的mos管孔可以少打一点. 19 LABEL标识元件时不要用y0层,mapfile不认。 20 管子的沟道上尽量不要走线;M2的影响比M1小. 21 电容上下级板的电压注意要均匀分布;电容的长宽不宜相差过大。可以多个电阻并联. 22 多晶硅栅不能两端都打孔连接金属。 23 栅上的孔最好打在栅的中间位置. 24 U形的mos管用整片方形的栅覆盖diff层,不要用layer generation的方法生成U形栅. 25 一般打孔最少打两个 26 Contact面积允许的情况下,能打越多越好,尤其是input/output部分,因为电流较大.但如果contact阻值远大于diffusion则不适用.传导线越宽越好,因为可以减少电阻值,但也增加了电容值. 27 薄氧化层是否有对应的植入层 28 金属连接孔可以嵌在diffusion的孔中间.

开关电源课程设计

太原理工大学课程设计任务书 指导教师签名:日期:

前言 随着电力电子技术的发展,开关电源的应用越来越广泛。反激式开关电源以其设计简单,体积小巧等优势,广泛应用于小功率场合。开关电源以其小型、轻量和高效率的特点,被广泛地应用于各种电气设备和系统中,其性能的优劣直接关系到整个系统功能的实现。开关稳压电源有多种类型,其中单端反激式开关电源由于具有线路简单,所需要的元器件少,能够提供多路隔离输出等优点而广泛应用于小功率电源领域。 本论文根据输入电压经EMI滤波设计整流桥,再与直流变压器开关管构成反激电路。通过输出反馈经UC3842控制占空比,从而使输出电压稳定。反激电路中开关管开通原边线圈储存能量,副边不导通。原边关断时,线圈储存的能量通过互感向负载提供能量。输出电压反馈由TL431和光耦构成,当输出稳定时,有一个稳定的电流;当输出电压增大时,TL431分流增加,发光二极管亮度改变,使三级管电流改变,致使开关管控制导通占空比改变,从而使输出电压减小。另外,芯片UC3842引脚接一电流反馈,通过控制分压值实现截流保护,防止输出过电流。 设计中,直流变压器的设计是重点,需要计算其原边电感,原副边匝数,铁芯的选择,根据这些参数构造电路图,计算各电容电阻值及二极管承受的反压,选择合适的型号。 论文先介绍了开关电源及反激式开关电源,然后介绍器件选型,再分部分介绍主电路、控制电路和保护电路,最后附表为选择时参数参考表和总电路图。

目录 前言 第一章开关电源概述 (1) 1.1开关电源综述 (1) 1.2反激式开关电源介绍 (2) 第二章总体方案的确定 (2) 2.1总体设计思路及框图 (2) 2.2仿真原理图 (3) 第三章具体电路设计 (5) 3.1EMI滤波电路 (5) 3.2整流滤波电路设计 (6) 3.3高频变压器的设计 (7) 3.4控制反馈电路的设计 (15) 3.5保护电路的设计 (17) 3.6输出侧滤波电路设计 (18) 第四章电路仿真与结果 (19) 4.1 EMI滤波电路 (19) 4.2整流电路 (21) 4.3反激型电路 (22) 4.4反馈电路 (23) 4.5总电路 (24) 心得体会 (25) 参考文献 (26)

开关电源的PCB布局走线

首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。 1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变 压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避 免与其他电路平行,应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免 磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。 输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应 靠近输出端子,可影响电源输出纹波指标,两只小容量电容 并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离,以延长整机寿命,电解电容是开关电源寿命的瓶劲,如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离,电解之间也须留出散热空间,条件允许可将其放置在进风口控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短 如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样

信号电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧 现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。 下面谈一谈印制板布线的一些原则。 线间距:随着印制线路板制造工艺的不断完善和提高,一般加工厂制造出线间距等于甚至小于0.1mm已经不存在什么问题,完全能够满足大多数应用场合。考虑到开关电源所采用的元器件及生产工艺,一般双面板最小线间距设

开关电源原理图精讲.pdf

开关电源原理(希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源,温故而知新吗!!) 一、开关电源的电路组成[/b]:: 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下: 二、输入电路的原理及常见电路[/b]:: 1、AC输入整流滤波电路原理: ①防雷电路:当有雷击,产生高压经电网导入电源时,由MOV1、MOV2、MOV3:F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时,其阻值降低,使高压能量消耗在压敏电阻上,若电流过大,F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路:C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间,要对C5充电,由于瞬间电流大,加RT1(热敏电阻)就能有效的防

止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上,一定时间后温度升高后RT1阻值减小(RT1是负温系数元件),这时它消耗的能量非常小,后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路:交流电压经BRG1整流后,经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小,输出的交流纹波将增大。 2、 DC输入滤波电路原理: ①输入滤波电路:C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制,防止对电源干扰,同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4为安规电容,L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间,由于C6的存在Q2不导通,电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象,在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大,Q1导通使Q2没有栅极电压不导通,RT1将会在很短的时间烧毁,以保护后级电路。 三、功率变换电路[/b]:: 1、 MOS管的工作原理:目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET(MOS管),是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态,所以输入电阻可以大大提高,最高可达105欧姆,MOS管是利用栅源电压的大小,来改变半导体表面感生电荷的多少,从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图:

PCBLayout布局布线基本规则

布局: 1、顾客指定器件位置是否摆放正确 2、BGA与其它元器件间距是否≥5mm 3、PLCC、QFP、SOP各自之间和相互之间间距是否≥2.5 mm 4、PLCC、QFP、SOP与Chip 、SOT之间间距是否≥1.5 mm 5、Chip、SOT各自之间和相互之间的间距是否≥0.3mm 6、PLCC表面贴转接插座与其它元器件的间距是否≥3 mm 7、压接插座周围5mm范围内是否有其他器件 8、Bottom层元器件高度是否≤3mm 9、模块相同的器件是否摆放一致 10、元器件是否100%调用 11、是否按照原理图信号的流向进行布局,调试插座是否放置在板边 12、数字、模拟、高速、低速部分是否分区布局,并考虑数字地、模拟地划分 13、电源的布局是否合理、核电压电源是否靠近芯片放置 14、电源的布局是否考虑电源层的分割、滤波电容的组合放置等因素 15、锁相环电源、REF电源、模拟电源的放置和滤波电容的放置是否合理 16、元器件的电源脚是否有0.01uF~0.1uF的电容进行去耦 17、晶振、时钟分配器、VCXO\TCXO周边器件、时钟端接电阻等的布局是否合理 18、数字部分的布局是否考虑到拓扑结构、总线要求等因素 19、数字部分源端、末端匹配电阻的布局是否合理 20、模拟部分、敏感元器件的布局是否合理 21、环路滤波器电路、VCO电路、AD、DA等布局是否合理 22、UART\USB\Ethernet\T1\E1等接口及保护、隔离电路布局是否合理 23、射频部分布局是否遵循“就近接地”原则、输入输出阻抗匹配要求等 24、模拟、数字、射频分区部分跨接的回流电阻、电容、磁珠放置是否合理 外形制作: 1、外形尺寸是否正确? 2、外形尺寸标注是否正确? 3、板边是否倒圆角≥1.0mm 4、定位孔位置与大小是否正确 5、禁止区域是否正确 6、Routkeep in距板边是否≥0.5mm 7、非金属定位孔禁止布线是否0.3mm以上 8、顾客指定的结构是否制作正确 规则设置: 1、叠层设置是否正确? 2、是否进行class设置 3、所有线宽是否满足阻抗要求? 4、最小线宽是否≧5mil 5、线、小过孔、焊盘之间间距是否≥6mil,线到大过孔是否≥10mil

开关电源的PCB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。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高,因此,在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性,多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。

电脑开关电源原理及电路图

2.1、输入整流滤波电路 只要有交流电AC220V输入,ATX开关电源,无论是否开启,其辅助电源就一直在工作,直接为开关电源控制电路提供工作电压。图1中,交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0,经BD1—BD4整流、C5和C6滤波,输出300V左右直流脉动电压。C1为尖峰吸收电容,防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。TH1为负温度系数热敏电阻,起过流保护和防雷击的作用。L0、R1和C2组成Π型滤波器,滤除市电电网中的高频干扰。C3和C4为高频辐射吸收电容,防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。 2.2、高压尖峰吸收电路 D18、R004和C01组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q03截止后,T3将产生一个很大的反极性尖峰电压,其峰值幅度超过Q03的C极电压很多倍,此尖峰电压的功率经D18储存于C01中,然后在电阻R004上消耗掉,从而降低了Q03的C极尖峰电压,使Q03免遭损坏。 2.3、辅助电源电路 整流器输出的300V左右直流脉动电压,一路经T3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管Q03的c极,另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流,使Q03开始导通。Ic流经T3初级①~②绕组,使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负),通过正反馈支路C02、D8、R06送往Q03的b极,使Q03迅速饱和导通,Q03上的Ic电流增至最大,即电流变化率为零,此时D7导通,通过电阻R05送出一个比较电压至IC3(光电耦合器Q817)的③脚,同时T3次级绕组产生的感应电动势经D50整流滤波后一路经R01限流后送至IC3的①脚,另一路经R02送至IC4(精密稳压电路TL431),由于Q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定,经IC4的K端输出至IC3的②脚电压变化率几乎为零,使IC3发光二极管流过的电流几乎为零,此时光敏三极管截止,从而导致Q1截止。反馈电流通过R06、R003、Q03的b、e极等效电阻对电容C02充电,随着C02充电电压增加,流经Q03的b极电流逐渐减小,使③~④反馈绕组上的感应电动势

PCB Layout经验总结-自编

PCB Layout 参数 1.Routing的最小线宽=最小间距(这是一般应该遵循的规则), 对于有BGA的板子(布线密度一般较高),单端线线宽一般有:控制线表层0.25mm和内层0.1mm,对应阻抗50欧姆。 PS1: 对于这样表层有焊盘间距0.65mm、焊盘直径0.35mm的BGA封装器件层走线时,未出器件焊盘区域时width取0.1mm(clearence为0.1mm),出了焊盘区域可将线宽放宽为0.25mm(clearence 0.15mm)。 PS2:较宽松的电路的最佳推荐线宽、间距一般为0.254mm(10mil)。 PS3:市场上批量生产时允许的最小线宽为表层0.12mm,内层为0.1mm。 PS4:Routing时,应该做到层内布线均匀,各布线层密度相近,这样可以对防止板子翘曲起到积极作用。另外可以通过整层敷铜来达到相同的效果! 2.普通印制板Via尺寸一般就打这几种(单位默认mm): 控制线Via:(8mil,16mil)、(0.2,0.44)、(0.25,0.5)、(10mil、18.5mil)。 电源、地线Via:(0.6,1.0)。 PS1:; PS2:Via金属盘的极限制程能力虽然已经可达环宽0.1mm,但只建议用在迫不得已的情况下使用(参考PS3),推荐Via环宽最小值0.12mm, ;

PS3:兴森快捷给胡晓芳Layout的PCB上SN74LVC16T245附近如下 ,很多反常规的可取设计,比如虽然 Datasheet里推荐使用0.33mm的焊盘,但板子上实际使用的是0.3mm的焊盘,图中BGA内部使用的Via尺寸全是(16mil,8mil)即(0.406m,0.203mm)。 PS4:通孔类Pad的环宽最小0.15mm,国盾要求大于0.225mm。 3.制程能力中的孔间距 一博的《高速先生》第13期第24页的那篇文章中说了这一问题,此孔间距是指钻孔内壁间距,一博的制程能力是10mil。拿常规画的PCB来说,使用(8mil,16mil)的Via,Rules设置最小Clearence:4mil,则孔内壁间距=4+2*环宽=12mil,所以直接按照Rules来走线放置Via即可。 4.走线与无盘Via的最小距离 对于BGA的投影区域的内部走线层常出现,很局促,甚至很多

开关电源EMI设计-电源PCB设计要点

开关电源EMI设计-电源PCB设计要点 摘要:由于开关电源的开关特性,容易使得开关电源产生极大的电磁兼容方面的干扰,作为一个电磁兼容工程师,或则一个PCB layout 工程师必须了解电磁兼容问题的原因已经解决措施,特别是layout 工程师,需要了解如何避免脏点的扩大,本文主要介绍了电源PCB 设计的要点。 1,几个基本原理:任何导线都是有阻抗的;电流总是自动选择阻抗最小的路径;辐射强度和电流、频率、回路面积有关;共模干扰和大dv/dt 信号对地互容有关;降低EMI 和增强抗干扰能力的原理是相似的。 2,布局要按电源、模拟、高速数字及各功能块进行分区。 3,尽量减小大di/dt 回路面积,减小大dv/dt 信号线长度(或面积,宽度也不宜太宽,走线面积增大使分布电容增大,一般的做法是:走线的宽度尽量大,但要去掉多余的部分),并尽量走直线,降低其隐含包围区域,以减小辐射。 4,感性串扰主要由大di/dt 环路(环形天线),感应强度和互感成正比,所以减小和这些信号的互感(主要途径是减小环路面积、增大距离)比较关键;容性串扰主要由大dv/dt 信号产生,感应强度和互容成正比,所有减小和这些信号的互容(主要途径是减小耦合有效面积、增大距离,互容随距离的增大降低较快)比较关键。 5,尽量利用环路对消的原则来布线,进一步降低大di/dt 回路的面积,如图1 所示(类似双绞线利用环路对消原理提高抗干扰能力,增大传输距离):

图1 ,环路对消(boost 电路的续流环) 6,降低环路面积不仅降低了辐射,同时还降低了环路电感,使电路性能更佳。 7,降低环路面积要求我们精确设计各走线的回流路径。 8,当多个PCB 通过接插件进行连接时,也需要考虑使环路面积达到最小,尤其是大di/dt 信号、高频信号或敏感信号。最好一个信号线对应一条地线,两条线尽量靠近,必要时可以用双绞线进行连接(双绞线每一圈的长度对应于噪声半波长的整数倍)。如果大家打开电脑机箱,就可以看到主板到前面板USB 接口就是用双绞线进行连接,可见双绞线连接对于抗干扰和降低辐射的重要性。 9,对于数据排线,尽量在排线中多安排一些地线,并使这些地线均匀分布在排线中,这样可以有效降低环路面积。 10,有些板间连接线虽然是低频信号,但由于这些低频信号中含有大量的高频噪声(通过传导和辐射),如果没有处理好,也很容易将这些噪声辐射出去。 11,布线时首先考虑大电流走线和容易产生辐射的走线。 12,开关电源通常有4 个电流环:输入、输出、开关、续流,(如图2 )。其中输入、输出两个电流环几乎为直流,几乎不产生emi ,但容易受干扰;开关、续流两个电流环有较大的di/dt ,需要注意。如果输入、输出两个电容用多

Sketchup的Layout布局教程上部

晓毓教程 (LayOut)上部 看到许多朋友对于LayOut都有很大的兴趣却没有一个合适的中文教程,因此这个版块也快成了问答版块了,所以我今天将自己对于使用LayOut的一点心得发上来与大家共享,这些内容也是我正在编写的SketchUp新书中的一小部分,到时书中会有更详细的讲解,希望大家多多给我修改意见! 在下先谢了! 今晚先发前半部分,让大家先睹为快! 由于是个人总结的,所以有错误的地方还望大家给予谅解! LayOut是伴随SketchUp6一并出现的小软件,它的功能大部分类似于AutoCAD中的布局功能,因此许多朋友都叫它SU布局,在这里我想叫它“版式编辑器”。我们可以使用“版式编辑器”来完成更丰富的个性化版式,使我们的设计作品提升一个更高的层次,并且这个“版式编辑器”又结合了一些SU所特有的功能,更使之增色不少,二者的结合也使这个小软件逐渐受人关注了,接下来我们将根据一个接近实际的案例来进行讲解。本教程从实际应用的角度出发,图文并茂的讲解LayOut的使用方法,在讲解过程中会用“题外话”的方式来讲解实例中没有涉及到的又是 LayOut中的重点内容!希望大家对于阅读方面有什么不方便的地方也一并给予指正!

1.首先打开一个SketchUp模型如图01所示,现在我们打开的案例是一个已经设置好页面的案例,请大家事先也设置好几个页面吧!

2.然后我们先在SketchUp里将阴影的参数调整好,因为有些设置在LayOut里是无法调节的,调整效果如图02所示。

3.下一步要将显示模式设置成“材质帖图”的显示模式,这样进入LayOut后就省去了一些反复的步骤,如图03所示。

开关电源PCB设计实例

开关电源PCB设计实例 标签:开关电源PCB 印制电路板的制作 所有开关电源设计的最后一步就是印制电路板(PCB)的线路设计。如果这部分设计不当,PCB也会使电源工作不稳定,发射出过量的电磁干扰(EMI)。设计者的作用就是在理解电路工作过程的基础上,保证PCB设计合理。 开关电源中,有些信号包含丰富的高频分量,因而任何一条PCB引线都可能成为天线。引线的长和宽影响它的电阻和电感量,进而关系到它们的频率响应。即使是传送直流信号的引线,也会从邻近的引线上引入RF(射频)信号,使电路发生故障,或者把这干扰信号再次辐射出去。所有传送交流信号的引线要尽可能短且宽。这意味着任何与多条功率线相连的功率器件要尽可能紧挨在一起,以减短连线长度。引线的长度直接与它的电感量和电阻量成比例,它的宽度则与电感量和电阻量成反比。引线长度就决定了其响应信号的波长,引线越长,它能接收和传送的干扰信号频率就越低,它所接收到的RF(射频)能量也越大。 主要电流环路 每一个开关电源内部都有四个电流环路,每个环路要与其他环路分开。由于它们对PCB布局的重要性,下面把它们列出来: 1.功率开关管交流电流环路。 2.输出整流器交流电流环路。 3.输入电源电流环路。 4.输出负载电流环路。

图59a、b、c画出了三种主要开关电源拓扑的环路。 通常输入电源和负载电流环路并没有什么问题。这两个环路上主要是在直流电流上叠加了一些小的交流电流分量。它们一般有专门的滤波器来阻止交流噪声进入周围的电路。输入和输出电流环路连接的位置只能是相应的输入输出电容的接线端。输入环路通过近似直流的电流对输入电容充电,但它无法提供开关电源所需的脉冲电流。输入电容主要是起到高频能量存储器的作用。类似地,输出滤波电容存储来自输出整流器的高频能量,使输出负载环能以直流方式汲取能量。因此,输入和输出滤波电容接线端的放置很重要。如果输入或输出环与功率开关或整流环的连接没有直接接到电容的两端,交流能量就会从输入或输出滤波电容上流进流出,并通过输入和输出电流环“逃逸”到外面环境中。 功率开关和整流器的交流电流环路包含非常高的PWM开关电源典型的梯形电流波形。这些波形含有延展到远高于基本开关频率的谐波。这些交流电流的峰值有可能是连续输入或输出直流电流的2~5倍。典型的转换时间大约是50ns,因而这两个环路最有可能产生电磁干扰(EMI)。 在电源PCB制作中,这些交流电流环路的布线要在其他引线之前布好。每个环路由三个主要器件组成:滤波电容、功率开关管或整流器、电感或变压器。它们的放置要尽可能靠近。这些器件的方向也要确定好,以使它们之间的电流通路尽可能短。图60就

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