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【转载】实对于一个开关电源工程师而言  CB 的绘制其实是对一款产品的影响至关重要的部分，如果你不能很好的 Layout 的话，整个电源很有可能不能正常工作，最小问题也是稳波或者 EMC 过不去. M$ w6 B$ v# r
这是别人家的成品开关电源，模组，我会以这个电源模组的设计重点给大家讲一些点的。0 ^# l% ]/ F$ X! W! k
) N7 }5 k2 R8 W/ `经验一，安规走线间距
0 H3 N6 ]( k9 C& H+ [这个是写在协议里面的，如果你不按照这个做，耐压测试一定是过不了的，因为高电压，会直接空气击穿。注意保险丝之前的距离是比较远的，要求 3mm 以上，这就是为啥保险丝都会放在电路最前端的原因。
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6 z1 t/ L- n0 I& l" ~5 o第二个要注意的是就算安规没有写，如果两根走线太近，正常工作也依然会击穿的，两根 1mm 间距的 PCB 外层耐压是 200V 所以一般 220v 交流或者 310V 直流的走线距离至少 2mm 以上，我一般都是在 2.5mm 以上的。" o1 K; j, q9 S+ c2 c0 f
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这些器件都是有安规要求的，说白了，就是两个器件有最小尺寸需求的，太小的器件其实是不可能过安规的，能明白吗?这就是所谓的开关电源 PCB 工程师实质上是带着镣铐在跳舞的原因。; c2 U4 o1 n( k& r9 d/ _4 h
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开关电源变压器的骨架，同样是为了符合安规所以要有严格的把关。尤其是初级，到次级的距离，小功率变压器是必须飞线的。+ m# X) O" K2 \& w
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飞线的长度也要被管控，如果飞线太短，耐压可能会受到影响，而如果飞线太长，会有可能对外辐射电磁信号，EMC 过不了，所以需要在规格书里面详细写清楚，PCB 绘制的时候，飞线的焊盘一定要注意，不能太妖孽。3 t3 S. h4 [) V, Q0 ~% P
+ D- n8 U4 E/ ?" D5 t经验二，电流走向# \' r1 c. H# F3 f: u+ _% h+ K
这个其实很少有真的被提及，其实原因也很简单。很多人不注意啊。
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看着两个设计，这部分 RV1 压敏电阻到后面 x2 电容之间，为啥走线为啥故意这样走，而不是直接覆铜全部短接?
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注意这里保险丝之后，接压敏电阻 VR1 再接 x2 电容的走线，完全是绕了一个弯这是为什么?2 R1 Y1 [4 y! ^4 S
理由很简单，不让电流在 PCB 上面有回头路可以走。电流只走阻抗最小的部分，如果直接覆铜，必经的元器件就有可能会被跳过，所以这样做不可以。6 N1 `( x$ i5 s; S9 l6 M M, x
+ }: U6 _6 P9 _同样的，这里的电解电容，一样是为了避免电流绕过必经的电容，直接流到负载上。5 [* J7 E# w& C4 p$ Y5 b
1 a0 |. l/ K2 V7 X V+ U: v虽然画法不同，但是实际起到的作用是一样的。* W5 n/ _2 Q& b5 a4 l& P. A/ ~+ J
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这就是一个错误的案例，红色 L 火线先接了共模电感，再接的 x2 电容，共模电感到 x2 电容的这段线就会产生一个奇妙的现象，电流来回走，变成了一根天线，x2 电流充电的时候，导线内部电流是正向，电容放电的时候，导线内部的电流是反向的，这不是天线是什么?2 v" M: e% x4 s' U
经验三，最小高压主电流回路0 `; ^0 w3 x8 Y1 T- ?' |& `5 G
一个开关电源工程师的设计笔记日志，第四部分 PCB 设计
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( {( V+ X# S- i3 F& T" }所谓的最小高压主电流回路，说的就是最后一个高压滤波电容和变压器初级，与高压 mos 管之间形成的回路。这个回路由于要经过高压脉冲电信号，必定会产生严重电磁辐射，而我们能改善的唯一手段就是减小环路面积，这个环越小，天线就越小，辐射就越少。
6 N# ^8 D! Q/ E7 F- O( S 这就是实际布线时候的布局，大家可以参考一下，JT1 是飞线，直接把 310V 正电压引入了变压器。
4 ~! {& R9 e- r4 ~' y q 经验四，独立电压采样走线。" S q R% I; L" I/ }' L: c7 \
开关电源的采样电压一定要和开关电源的大电流走线分开。要从开关电源输出电源的最末端去独立拉线采样，这样可以避免负载电流对采样线上形成的干扰/ F8 w* ~+ S3 L
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采样电路在最末端。直接从负载输出端取电压，采样走线上不走大电流。避免了各种采样误差。3 J. j. P4 L- U' F p7 U
& E3 G: v. ]9 Y9 f8 \1 q6 N, p0 R经验五 PCB 载流能力
$ W7 x" o _) A. f) p众所周知 PCB 的过电流能力是有限的，但是 PCB 上的电流究竟能过多少呢?0 K Z# U+ i& J. I2 P
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上面这个表格可以给你一个详细的参考。看过表格，你应该知道了对于小功率开关电源而言，高压侧的走线完全没有必要搞的很粗，除非是为了为器件提供散热，否则 1mm 一般是足够的，最多 2mm 多数情况都能够胜任了。9 \ {0 z. h3 d6 H$ @% U* R) `
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但是对于低压侧，大电流怎么办?3 {& C& U9 s8 J
~: O( @0 j6 `4 a2 b& j7 V+ w一方面是增加线宽，一方面是通过去掉部分阻焊层，并在钢网层制造窗口，让导线上锡水。导线的载流能力就会得到相应的增加。(注意一定要在 Paste 钢网层开孔，否则不会真的上焊锡的，切记切记)9 {3 K) C/ p1 r2 s7 H
2 F3 k1 u# R0 E) t: t0 C1 d经验六，PCB 过孔散热的技巧! I( f; m @- f# ^ V
: n8 @# D0 F# `! \许多时候我们需要通过 PCB 线路板来散热，这个时候我们会打一些过孔，然后把热量传递到 PCB 的反面去。这时候有一个小技巧，那就是孔塞可以增加热传导的效率，但是孔塞有一个常见最大孔塞直径，一般是过孔直径不大于 0.45mm、我保险一点一般都是取 0.4mm 直径2 B7 K, I! [# m) i: H
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经验七 放电管的绘制 J$ p3 s9 X( r% K( i% i0 G6 g
一般在开关电源的高压侧与低压侧之间会有一个放电管，用来释放静电。
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许多工程师都会最后在 PCB Layout 的时候手工绘制。& ?; R" m& Q9 B3 T) |! v+ E
}3 T2 h2 p# P/ P而我的建议是直接做成一个封装，然后和 PCB 关联调用，这样不会破坏 PCB 的联动性。% L% \& c0 q2 ^4 u, ~' X
% B" G! L0 n( G+ _5 b只是说你需要绘制两个异形封装罢了。还算比较容易。
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注意这里只需要去掉阻焊层，千万不要在中间绘制钢网层，因为这里是不需要上锡的，只有焊盘需要上锡
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2 R; O1 D+ B8 t5 L3 L q! s经验八 元器件封装) p% ?% O. L0 e3 ]2 I$ g b
一般而言，元器件一律按照 IPC-SM-782A 封装标准制作，对于个别需要承受高压的采样电阻单独对待，因为电阻焊盘之间的间距和耐压有关，所以焊盘需要适当拉开一些，但是同时又不能拉的太开，避免不必要的焊接不良率。
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/ Z4 s& p; t9 [$ |" F这是控制器用来直接连接高压的采样分压电阻，如果间距不符合要求，很有可能就会耐压不够击穿。贴片电阻器也是有耐压的，明白了吗?不过耐压不够就要加大封装。) e; Y- u' p: D
, J' _: ?, w6 g+ ^9 F6 t这些差不多就是我在开关电源设计时候的，全部 PCB 绘制经验了。
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) g7 ~& j' L n+ D: V1 ]说实话，开关电源的绘制一路被人忽悠过来，这里面半桶水的人太多了，很多都是玄学，而我说的这些都是相对来说我认为靠谱的，试验后验证过的经验，这也是那些开关电源制作大牛们的血泪教训，很多时候他们当然不希望别人知道，这也没有办法，今天我分享出来就是希望能有更少的人去走这些弯路。能给后人一些帮助。 |
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发表于 2020-3-20 11:48
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发表于 2022-7-26 21:31
分享的很好，有图会更容易理解，谢谢分享