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SMPS 電路板設計

SMPS 電路板設計. 制作者 ：李俊. 1. PCB 布局知識概述 2. PCB 布局技術. 1. SMPS PCB 布局知識概述. a. 電路結構 b. 雜訊的產生 c. 生產作業 d. 安全規格. a. 電路結構. 　了解電路之工作原理及特性，依照方塊圖繪製完整的電路圖。 　　電路圖繪製原則： 　　１、由左而右。 　　２、當有數張電路圖時，必須在每一張圖明白標示出處與 去處及其相關位置。 　　３、當一訊號必須接至多處時，亦應標示其去處、來處。 　　４、電路中特別關鍵之部份或須特別注意之事項，應詳加　　　　標示于圖上

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SMPS 電路板設計

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Presentation Transcript

  1. SMPS 電路板設計 制作者：李俊

  2. 1. PCB 布局知識概述 2. PCB 布局技術

  3. 1. SMPS PCB布局知識概述 a. 電路結構 b. 雜訊的產生 c. 生產作業 d. 安全規格

  4. a. 電路結構 　了解電路之工作原理及特性，依照方塊圖繪製完整的電路圖。 　　電路圖繪製原則： 　　１、由左而右。 　　２、當有數張電路圖時，必須在每一張圖明白標示出處與去處及其相關位置。 　　３、當一訊號必須接至多處時，亦應標示其去處、來處。 　　４、電路中特別關鍵之部份或須特別注意之事項，應詳加　　　　標示于圖上 　　５、統一元件符號。

  5. b. 雜訊的產生 定義：指電路在PCB上因電路動作時所產生多余的雜訊而言。SPS由于工作頻率至少20KHz以上且電壓波形為方波，所以在快速切換下，容易產生雜訊。另主電路的電力傳輸路徑容易產生電磁干擾。 依雜訊產生之不同，可分為兩種： Ａ、靜電感應 Ｂ、電磁感應

  6. Ａ、靜電感應－－SPS回路中一些功率元件，如變壓器、功率晶體、快速整流二極體，由于在單位時間內的電壓變化(dV/dt)或電流變化(di/dt)量大，會產生雜訊其藉著雜散電容感應到周圍電路。Ａ、靜電感應－－SPS回路中一些功率元件，如變壓器、功率晶體、快速整流二極體，由于在單位時間內的電壓變化(dV/dt)或電流變化(di/dt)量大，會產生雜訊其藉著雜散電容感應到周圍電路。 Ｂ、電磁感應－－主回路中電流的流動產生一些磁束形成磁場，若Layout上稍不注意，容易干擾到一些高輸入阻抗的元件而影響整個回路的動作。

  7. 共同阻抗：控制回路置于一次側時應避免與主電路回路形成共同阻抗。共同阻抗：控制回路置于一次側時應避免與主電路回路形成共同阻抗。

  8. c. 生產作業 其目的－－希望減少錯誤；檢修容易；增加產量；提高產品品質。 ●　元件方向（極性）統一：如二極體、電解電容、電晶　　體等。 ●　元件腳距尺寸規格：如電阻、二極體。 ●　散熱片選用 ●　特殊元件位置：例電壓或電流微調器。 ●　生產夾具的考慮：配合生產線之需求，例如PCB邊緣　　預留空間。 ●　PCB與機構的關系。 ●　檢修容易：特別是功率電晶體、整流二極體的位置。

  9. d.安全規格 例如：　U.L. -----美國 VDE -----歐洲 CSA -----加拿大

  10. 2. SMPS PCB布局技術 a. 雜訊對策 b. 一般PCB布局技術 c. 品管技術

  11. 雜訊對策 EMI Filter ●　火線(L)與參考地(N)保持平滑，減少彎角。 ●　地線(FG)盡量粗而短。 ●　EMI Filter回路遠离功率晶體、變壓器等元件。 ●　減少FG與機殼的接觸阻抗。

  12. 一次側回路部分 ●　整流濾波後的Converter回路面積以小為佳。 ●　主回路與控制回路的地線需注意彼此間的共同阻抗。 ●　功率晶體使用的散熱片獨立較好，同時最好接地。 ●　Snubber與該元件愈近愈好。 ●　主變壓器放置位置。 ●　控制部分中，控制器之地線最好也能與驅動回路之地線開　減少干擾。

  13. 二次回路 ●　主變壓器二次側輸出與整流濾波回路要接近。 ●　多輸出時避免各組輸出回路形成共同阻抗的發生。 ●　輸出末端之高頻濾波電容盡可能接近輸出。 ●　避免Sense回路受干擾。 ●　回路面積愈小愈好。 ●　Sense點應以最接近輸出端為原則。

  14. b. 一般PCB布局技術 ●　最佳之PCB大小 ●　導線的寬度 　　寬度的選擇可分兩種情況： 　　1. 高阻抗信號線－－－窄導線 　　2. 低阻抗信號線－－－寬導線 ●　導線間的間隙 　　依兩導線最高工作電壓之差而定 ●　插孔周圍的接面 　　此接面寬窄依孔大小而定，最小寬度0.015``(0.38mm)　但若鑽孔直徑小于0.02``(0.5mm)，則0.01``(0.25mm)　寬即可。

  15. ●　元件的分布注意事項 　▲　先決定所有元件的位置，同時須考慮一些特殊結構的元件。 　▲　安排元件使能配合PC板的大小。 ▲　注意某些元件間須使用較短的路徑或連接。 ▲　某些元件不可安排的太靠近，以防止磁效應及電容耦合效應。 ▲　特定導體間如有高的壓降存在，則必須增加間隔空間。 ▲　沒有附加絕緣體的金屬殼元件不可相互接觸。 　▲　在同一張電路圖中可使用分离的接地形式。 　▲　在PC板上安排可調元件時要考慮其易于接近否？ 　▲　電壓及接地路徑的大小。 　▲　在考慮電壓及接地路徑前須先考慮信號路徑（典型的電壓及接地路徑　　不可太長）。 ▲　接地面在類比PC板的最初配置圖中即須考慮成共用形式。 　▲　某些元件需加裝絕緣套管。 　▲　將熱敏元件和散熱元件相互遠离，且不可將散熱元件配置在一起。 ▲　元件重量超過1/2盎司時，接腳引線將無法支撐，此時必須使用支撐物。 ▲　考慮熱傳之流向。

  16. ●　元件面的圖識 有電子符號及元件外型兩種圖識。 ●　貼圖技術 　▲　導體路徑的角度：最小90degree。否則蝕刻時會蝕去內角內的銅箔，其次所　　有平行導體的路徑為求統一，最好具相同的角度。 　▲　由圈點分出的導體路徑方向：和角度問題一樣遵守角度規則即可。 　▲　導線粗細：考慮電流量，并避免忽粗忽細造成阻抗不匹配。 　▲　導體路徑PC板緣的空間：在1:1中不可小于0.05``，如可能的話最好是0.1``以　　上。 　▲　貼圖時要將PC板切除後的實際大小用粗線描出在板外有精确的比例參考尺寸，　　做為製作負片參考。 　▲　支撐孔：PC板厚度在1/16吋以上，支撐孔位置應在邊緣內側一吋處，厚度不　　超過3/32吋時，支撐孔之間最大間隔是四吋，最大不超過五吋的間隔。 　▲　指標孔：孔徑一般不應小于0.125吋（實際尺寸）。 　▲　元件名稱的標示 　▲　極性及指標 　▲　貼帶的切割應整齊，要有充分的連接，圈點不可有短缺的現象。

  17. 　▲　導線配置符合下列建議：

  18. ●　表面粘著式元件在PCB設計上應注意的問題。●　表面粘著式元件在PCB設計上應注意的問題。 元件外型小； 　　焊點(PADS)异于傳統，不良的焊點將影響PCB的品質; 　　焊錫製程不同，可分為波焊與流焊兩種; 　　導線的寬度及時隙遠小于傳統之導線。

  19. b. 品管技術 ●　貼圖完成階段檢查 　　依機構標示之數據，CHECK有關的尺寸：PCB大小、　孔位、間隙、導線寬度、鑽孔大小等。 　　文字面：字體大小、極性、腳位。 　　其他：如PART NO、公司MARK…等 ●　底片完成階段檢查 　　尺寸：1:1時不得有誤差；縮影照相時，公差允許　　　±0.003``。 　　是束有陰影、斷路、透光、短路或針孔。 　　檢查有否因修補底片再翻照後，導致板面內容變易。

  20. Layout 距离問題 ★ 初級－－－FG：4 ~ 3mm 6mm ★ Line－－－Neutral：3 ~ 2.5mm ★ Line and Neutral－－－高電壓：2 ~4mm (Hi-pot) ★ 高電壓－－－地：2 ~ 4mm ★ 初級－－－次級：6.5mm

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