PCB Layout要领---开关电源设计培训

PCB Layout爬电距离、电气间隙的确定一般来说，爬电距离要求的数值比电气间隙要求的数值要大，布线时须同时满足这两者的要求（即要考虑表面的距离，还要考虑空间的距离），开槽（槽宽应大于1mm）只能增加表面距离即爬电距离而不能增加电气间隙，所以当电气间隙不够时，开槽是不能解决这个问题的，开槽时要注意槽的位置、长短是否合适，以满足爬电距离的要求。

4.2.2元件及PCB的电气隔离距离：（电气隔离距离指电气间隙和爬电距离的综合考虑）对于Ⅰ类设备的开关电源（本公司的大部分开关电源均为Ⅰ类设备）,在元件及PCB板上的隔离距离如下：（下列数值未包括裕量）a、对于AC—DC电源（以不含有PFC电路及输入额定电压范围为100-240V～为例）电气间隙爬电距离L线-N线（保险管之前） 2.0mm 2.5mm输入-地（整流桥前） 2.0mm 2.5mm输入-地（整流桥后） 2.2mm 3.2mm输入-输出（变压器） 4.4mm 6.4mm输入-输出（除变压器外） 4.4mm 5.5mm输入-磁芯、输出-磁芯 2.0mm 2.5mmb、对于AC—DC电源（以含有PFC电路及输入额定电压范围为100-240V～为例）电气间隙爬电距离L线-N线（保险管之前） 2.0mm 2.5mm输入-地（整流桥前） 2.0mm 2.5mm输入-地（整流桥后） 2.2mm 3.2mm输入-输出（变压器） 5.2mm 9.0mm输入-输出（除变压器外） 4.4mm 6.4mm输入-磁芯、输出-磁芯 2.2mm 3.2mmc、对于DC—DC电源（以输入额定电压范围为36-76V 为例）电气间隙爬电距离（DC+）-（DC-）（保险管之前） 0.7mm 1.4mm输入-地（保险管之前） 0.7mm 1.4mm输入-地（保险管之后） 0.9mm 1.4mm输入-输出（考虑为基本绝缘） 0.9mm 1.4mm输入-输出（考虑为加强绝缘） 1.8mm 2.8mm输入-磁芯、输出-磁芯 0.7mm 1.4mm4.2.3变压器内部的电气隔离距离：变压器内部的电气隔离距离是指变压器两边的挡墙宽度的总和，如果变压器挡墙的宽度为3mm，那么变压器的电气隔离距离值为6mm（两边的挡墙宽度相同）。

如何一步一步设计开关电源？开关电源设计调试步骤全过程针对开关电源很多人觉得很难，其实不然。

设计一款开关电源并不难，难就难在做精，等你真正入门了，积累一定的经验，再采用分立的结构进行设计就简单多了。

万事开头难，笔者在这就抛砖引玉，慢慢讲解如何一步一步设计开关电源。

开关电源设计的第一步就是看规格，具体的很多人都有接触过，也可以提出来供大家参考，我帮忙分析。

在这里只带大家设计一款宽范围输入的，12V2A的常规隔离开关电源。

1、首先确定功率根据具体要求来选择相应的拓扑结构；这样的一个开关电源多选择反激式(flyback)基本上可以满足要求。

在这里我会更多的选择是经验公式来计算，有需要分析的，可以拿出来再讨论。

2、选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计当我们确定用flyback拓扑进行设计以后，我们需要选择相应的PWMIC和MOS来进行初步的电路原理图设计(sch)。

无论是选择采用分立式的还是集成的都可以自己考虑。

对里面的计算我还会进行分解。

分立式：PWMIC与MOS是分开的，这种优点是功率可以自由搭配，缺点是设计和调试的周期会变长（仅从设计角度来说）；集成式：就是将PWMIC与MOS集成在一个封装里，省去设计者很多的计算和调试分步，适合于刚入门或快速开发的环境。

3、做原理图确定所选择的芯片以后，开始做原理图(sch)，在这里我选用STVIPer53DIP(集成了MOS)进行设计。

设计前最好都先看一下相应的datasheet，确认一下简单的参数。

无论是选用PI的集成，或384x或OBLD等分立的都需要参考一下datasheet。

一般datasheet里都会附有简单的电路原理图，这些原理图是我们的设计依据。

4、确定相应的参数当我们将原理图完成以后，需要确定相应的参数才能进入下一步PCBLayout。

当然不同的公司不同的流程，我们需要遵守相应的流程，养成一个良好的设计习惯，这一步可能会有初步评估，原理图确认，等等，签核完毕后就可以进行计算了。

一个比较好的解决方案是：以轻巧的高频变压器取代笨重的工频变压器，采用脉冲调制技术的直流--直流变换器型稳压电源，即我们马上就要讲到的开关电源。

开关电源具有管耗小、效率高、稳压范围宽及体积小、重量轻等优点，目前已在各种电子仪器和设备、航空和宇宙飞行器、发射机、电子计算机、通讯设备和电视机、录放像机等中得到了广泛应用。

开关电源按变换方式可分为以下四大类：1、AC/DC 开关电源2、DC/DC 开关电源3、DC/AC 逆变器4、AC/AC 变频器目前只将前面两类称为开关电源，将后面两类分别称为逆变器和变频器。

开关电源按应用方式可分为以下三大类：1、外置电源与设备分开放置的电源模块或电源系统，如：---通信用一次电源模块和系统---电力操作电源模块和系统---手机电池充电器---笔记本电脑的Adapter---各类手提设备、便携设备的电池充电器等等2、内置电源放在设备内部的电源模块或电源系统，如：---计算机内部的SilverBox和VRM---家电(如：普通电视机、等离子电视机、液晶电视机)内部的供电电源---工业控制设备内部的电源---仪器中使用的电源---通信设备内部的电源模块和系统---复印机、传真机、打印机等的内部电源等等3、板上电源放在设备内单板上的电源模块，如：---标准砖类电源(全砖、半砖、1/4砖、1/8砖)---非隔离POL(Point of Load 负载点)变换器---VRM(V oltage regulator module电压调节模块)和VRD(V oltage regulator down)---小功率SMD电源---SIP和DIP电源等等开发一个开关电源产品所需要的基本技能：1、认识组成开关电源的所有元器件2、掌握各种元器件的电气性能和电路符号3、会自己制作各种磁芯元件4、会正确装配电源中的各个部分5、了解电源各项指标的意义并掌握如何测试的方法6、会使用仪器对装配后的电源进行正确的调试，优化和折中7、会对获得的实验结果进行分析，并进行总结8、会从不同渠道不断地学习电源知识并能够和别人交流开发一个开关电源产品所需要的专业理论知识：1、有源PFC的拓扑分析，控制与设计2、DC/DC功率变换器的拓扑与稳态分析3、开关电源的功率级参数设计4、开关电源的控制与动态分析5、开关电源的小信号分析与设计6、开关电源的大信号分析与设计7、开关电源的EMI分析与设计8、开关电源的热分析与设计9、开关电源的容差分析与设计10、开关电源的各种保护技术11、开关电源的同步整流技术12、开关电源的模块均流控制技术有些技术很成熟了，只要查表或者使用现成电路或专用芯片就可以做好。

精通开关电源设计
开关电源是一种常见的电源设计，它能够将输入的电能转换为需要的输出电能。

精通开关电源设计需要具备以下几个方面的知识和技能。

首先，了解开关电源的工作原理是非常重要的。

开关电源基本上由输入变压器、整流电路、滤波电路、开关电源控制器和输出调节器等部分组成。

输入变压器将交流电转换为中间直流电压，经整流电路和滤波电路后得到平稳的直流电源。

开关电源控制器通过控制开关管的通断频率和占空比来调节输出电压和电流。

输出调节器对输出电流进行过流保护和稳压稳流调节。

其次，熟悉开关电源的常见拓扑结构，如Boost、Buck、Buck-Boost等。

对于不同的应用场景和要求，选择适合的拓扑结构非常重要。

例如，Boost拓扑适合将低电压升压到高电压的场景，而Buck拓扑适合将高电压降压到低电压的场景。

再次，掌握开关电源的关键器件选型和参数计算。

开关电源设计中常用的器件有开关管、二极管、电感和电容等。

选型合适的器件能够提高开关电源的效率和可靠性。

同时，针对具体应用场景，需要计算和确定各个器件的参数，如开关管的额定电压和电流、电感的电感值和电阻、电容的容值等。

最后，掌握开关电源的故障排除和调试技巧。

由于开关电源涉及到高频开关和复杂控制电路，容易出现故障。

了解常见的故障原因和解决办法，并掌握使用示波器、万用表等仪器进行调试和测量的技巧，能够快速定位故障点并进行修复。

总之，精通开关电源设计需要具备对其工作原理的深入理解，熟悉拓扑结构和器件选型，能够进行参数计算和故障排除。

通过不断学习和实践，提高开关电源设计的技能和水平。