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開關電源研發過程中的PCB Layout

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開關電源研發過程中的PCB Layout

PCB Layout是開關電源研發過程中的極為重要的步驟和環節，關系到開關電源能否正常工作，生產是否順利進行，使用是否安全等問題。
開關電源PCB Layout比起其它產品PCB Layout來說都要復雜和困難，要考慮的問題要多得多，歸納起來主要有以下幾個方面的要求：


一、電路要求
1PCB中的元器件必須與BOM一致。
2線條走線必須符合原理圖,利用網絡聯機可以輕做到這一點。
3線條寬度必須滿足最大電流要求,不得小于1mm/1A,以保證線條溫升不超過70℃.為了減少電壓降有時還必須加寬寬度。
4為了減小電壓降和損耗,視需要在線條上鍍錫。


二、電源適配器安規要求
1一次側和二次側電路要用隔離帶隔開,隔離帶清晰明確. 靠隔離帶的組件,在10N的推力作用下應保持電氣距離要求。
2 隔離帶中線要用1mm的絲印虛線隔開,并在高壓區標識DANGER / HIGH VOLTAGE。
3各電路間電氣間隙(空間距離)：
 (1) 一次側交流部分: 
保險絲前  L-N≧2..5mm
L.N?大地(PE) ≧2. 5mm
保險絲后 不做要求.
(2) 一次側交流對直流部分≧2mm
(3) 一次側直流地對大地≧4mm
(4) 一次側對二次側部分4mm(一二次側組件之間)
(5) 二次側部分: 
電壓低于100V≧0.5mm
電壓高于100V≧1.0mm
(6) 二次側地對大地 ≧1mm
5各電路間的爬電距離：
(1) 一次側交流電部分: 
保險絲前 L-N≧2..5mm
L.N?大地(PE) ≧2. 5mm
保險絲后不做要求.
(2) 一次側交流對直流部分≧2mm
(3) 一次側直流地對大地≧4mm
(4) 一次側對二次側≧6.4mm
光耦,Y電容,腳間距≦6.4時要開槽。
(5) 二次側部分之間:電壓低于100V時≧0.5mm; 電壓高于100V時,按電壓計算。
(6) 二次側對大地≧2mm.
(7) 變壓器二次側之間≧8mm
5導線與PCB邊緣距離應≧1mm
6PCB上的導電部分與機殼之空間距離小于4 mm時, 應加0.4 mm麥拉片。
7PCB必須滿足防燃要求。


三. 電源適配器EMI要求
1初級電路與次級電路分開布置。
2交流回路, PFC、PWM回路，整流回路,，濾波回路這四大回路包圍的面積越小越好,即要求：
(1)各回路中功率組件彼此盡量靠近。
(2)功率線條(兩交流線之間、正線與地線之間)彼此靠近。
3控制IC要盡量靠近被控制的MOS管。
4控制IC周邊的組件盡量靠近IC布置,尤其是直接與IC連接的組件, 如RT、CT電阻電容, 校正網絡電阻電容, 應盡量在IC對應PIN附近布置. RT、CT 到PIN線條要盡量短。
5PFC、PWM回路要單點接地. IC周邊組件的地先接到IC地再接到MOS的S極, 再由S極引到PFC電容負極。
6反饋線條應盡量遠離干擾源( 如PFC電感、 PFC二極管引線、 MOS管)的引線，不得與它們靠近平行走線。
7數字地與仿真地要分開, 地線之間的間距應滿足一定要求。
8偏置繞阻的回線要直接接到PFC電容的負極。.
9功率線條(流過大電流的線條)要短而寬, 以降低損耗, 提高響應頻率, 降低接收干擾頻譜范圍.。
10在X電容、PFC電容引腳附近，銅條要收窄，以便充分利用電容濾波。
11輸出濾波電容必要時可用兩個小電容并聯以減少ESR。
12PFC MOS和D、PWM MOS散熱片必須接一次地，以減少共模干擾。
13二次側的散熱片、變壓器外屏蔽應接二次地。
14變壓器一次地和二次側地之間或直流正極和二次側地之間應接一個電容，為共模干擾提供放電快捷方式。
15變壓器的內屏蔽層應接一次側直流正極，以抑制二次側共模干擾。
16交流回路應遠離PFC、PWM回路, 以減少來自后者的干擾。
17雙層PCB的上層盡可能用寬線，地線盡量布在上層。
18多層PCB應用一層作為地線、一層作為電源線，以充分利用層間電容去耦，減小干擾。


四. 電源適配器散熱要求
1PCB整體布置時應充分考慮使用時PCB的安裝姿態和位置。在自然散熱條件下，PCB板是豎直放置時，,發熱量大的電感、變壓器盡可能放在上面，以免給其它熱敏感組件加熱；如果是水平放置的, 也要考慮對熱敏感的組件，如小卡、MOS管，應遠離電感、變壓器。
2 散熱片的選取，要考慮熱流方向，要有利于空氣對流；自然散熱時, 齒應向上；在強迫通風時,齒要順著風向.
3變壓器、電感、整流器等發熱量大的組件應放在出風口或邊緣，以便將熱量直接帶到機殼外。
4散熱片齒的方向最好順風，以利于對流。
5必要時在組件下面或附近將PCB開孔，以利于散熱。
6熱敏組件如電解電容、IC應遠離熱源。
7溫度高的零件，如變壓器、PFC電感、濾波電感散熱片周圍的組件不要太近，以免燙傷。對溫度敏感組件要遠離這些零件。


五. 電源適配器制作工藝和安裝使用要求
1外形尺寸、安裝尺寸、入輸出接口必須滿足Spec要求(與主機配套), 必須保證安裝使用方便。
2所有元器件(插件、貼片)都應使用Lead year組件庫標準封裝。自建組件封裝時，孔的大小應保證組件能順利插入。孔直徑=組件腳直徑+0.3mm。
3元器件之間及組件與散熱片之間，應留有足夠間隙，以方便插件及防止短路.
4所有孔包括焊盤孔、過孔、 安裝孔、通風孔與PCB邊緣的距離至少1mm。
5軸向組件和跳線的腳距盡量一致，以減少組件成型和安裝工具。
6兼容組件孔要分開并用線連起來.
7貼裝器件用的PCB膨脹系數不要太大，否則會拉斷焊點。
8小卡應多個合成一塊大板，大板兩邊應留5mm的邊條，以過錫爐。最多不超過3排，以V槽分開。
9進板方向要標明。

10貼裝組件焊盤同距離、本體間距離應滿足以下要求：

11不同類型器件尺寸與距離如下表:
12大于0805的陶瓷電容, 其方向應與進板方向,( 垂直時應力大, 易損壞)
13插件附近3mm以內不要貼片，以免插板損傷貼片。
14插件焊盤間最小距離應>1mm。
15DIP焊盤可采用橢圓,以保證最小距離>0.6mm。
16所有的元器件離V-CUT>1mm。
17可插拔及可調器件，就留有足夠空間，以方便插拔或調試。
18安裝禁布區內不應有組件或走線, ∮5 mm以下安裝孔禁布區為∮10-12。
19電纜折彎部分要留有一定空間讓電線通過，否則會壓彎組件。
20散熱片下方有走線時，跳線或組件應有一定高度，以保證安規要求。
21孤立焊盤與走線連接應盡量采用滴淚焊盤.
22小卡拼板時， 其上應有基準點。
23絲印
(1). 每個元器件、小卡、散熱片、引出線孔都應有絲印標號，標號應與BOM一致，絲印方向應盡量保持在兩個方向。
(2). 在焊盤、導通孔、錫道上不能放絲印，絲印不能放在元器件下面(密度較高的除外)。
(3). 電解電容、二極管極性要標明，TO-220,TO-247等器件的符號應保證插件方向不會搞錯。
(4).PCB上應有商標、產品型號、 PCB號/件號、版本、日期，.位置應醒目，大小應適中。
24保險絲要有規格, 警告文字。

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| 發布時間：2018.06.05    來源：開關電源廠家
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