開關(guān)電源Layout的電路,安規(guī),EMI,散熱及制作工藝和安裝使用要求

引言

PCB Layout是開關(guān)電源研發(fā)過程中的極為重要的步驟和環(huán)節(jié)，關(guān)系到開關(guān)電源能否正常工作，生產(chǎn)是否順利進(jìn)行，使用是否安全等問題。

開關(guān)電源PCB Layout比起其它產(chǎn)品PCB Layout來說都要復(fù)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(gè)方面的要求：

一、電路要求

1. PCB 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(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)可以輕做到這一點(diǎn)。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(shí)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、安規(guī)要求

1. 一次側(cè)和二次側(cè)電路要用隔離帶隔開，隔離帶清晰明確?？扛綦x帶的組件，在10N的推力作用下應(yīng)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(qū)標(biāo)識(shí)DANGER / HIGH VOLTAGE。

3. 各電路間電氣間隙(空間距離)：

(1) 一次側(cè)交流部分：保險(xiǎn)絲前 L-N≧2..5mmL.N?大地(PE) ≧2. 5mm保險(xiǎn)絲后 不做要求.

(2) 一次側(cè)交流對(duì)直流部分≧2mm

(3) 一次側(cè)直流地對(duì)大地≧4mm

(4) 一次側(cè)對(duì)二次側(cè)部分4mm(一二次側(cè)組件之間)

(5) 二次側(cè)部分:電壓低于100V≧0.5mm電壓高于100V≧1.0mm

(6) 二次側(cè)地對(duì)大地 ≧1mm

4. 各電路間的爬電距離：

(1) 一次側(cè)交流電部分:保險(xiǎn)絲前 L-N≧2..5mmL.N?大地(PE) ≧2. 5mm保險(xiǎn)絲后不做要求.(2) 一次側(cè)交流對(duì)直流部分≧2mm(3) 一次側(cè)直流地對(duì)大地≧4mm(4) 一次側(cè)對(duì)二次側(cè)≧6.4mm光耦，Y電容，腳間距≦6.4時(shí)要開槽。(5) 二次側(cè)部分之間：電壓低于100V時(shí)≧0.5mm; 電壓高于100V時(shí)，按電壓計(jì)算。(6) 二次側(cè)對(duì)大地≧2mm.(7) 變壓器二次側(cè)之間≧8mm

5. 導(dǎo)線與PCB邊緣距離應(yīng)≧1mm

6. PCB上的導(dǎo)電部分與機(jī)殼之空間距離小于4 mm時(shí)，應(yīng)加0.4 mm麥拉片。

7. PCB必須滿足防燃要求。

三、EMI要求

1. 初級(jí)電路與次級(jí)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(wǎng)絡(luò)電阻電容，應(yīng)盡量在IC對(duì)應(yīng)PIN附近布置。RT、CT 到PIN線條要盡量短。

5. PFC、PWM回路要單點(diǎn)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(fù)極。

6. 反饋線條應(yīng)盡量遠(yuǎn)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(shù)字地與仿真地要分開, 地線之間的間距應(yīng)滿足一定要求。

8. 偏置繞阻的回線要直接接到PFC電容的負(fù)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(yīng)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(shí)可用兩個(gè)小電容并聯(lián)以減少ESR。

12. PFC 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(cè)的散熱片、變壓器外屏蔽應(yīng)接二次地。

14. 變壓器一次地和二次側(cè)地之間或直流正極和二次側(cè)地之間應(yīng)接一個(gè)電容，為共模干擾提供放電快捷方式。

15. 變壓器的內(nèi)屏蔽層應(yīng)接一次側(cè)直流正極，以抑制二次側(cè)共模干擾。

16. 交流回路應(yīng)遠(yuǎn)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(yīng)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、散熱要求

1. PCB整體布置時(shí)應(yīng)充分考慮使用時(shí)PCB的安裝姿態(tài)和位置。在自然散熱條件下，PCB板是豎直放置時(shí)，,發(fā)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(duì)熱敏感的組件，如小卡、MOS管，應(yīng)遠(yuǎn)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(duì)流；自然散熱時(shí), 齒應(yīng)向上；在強(qiáng)迫通風(fēng)時(shí),齒要順著風(fēng)向.

3. 變壓器、電感、整流器等發(fā)熱量大的組件應(yīng)放在出風(fēng)口或邊緣，以便將熱量直接帶到機(jī)殼外。

4. 散熱片齒的方向最好順風(fēng)，以利于對(duì)流。

5. 必要時(shí)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(yīng)遠(yuǎn)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(duì)溫度敏感組件要遠(yuǎn)離這些零件。

五、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(jī)配套), 必須保證安裝使用方便。

2. 所有元器件(插件、貼片)都應(yīng)使用Lead year組件庫標(biāo)準(zhǔn)封裝。自建組件封裝時(shí)，孔的大小應(yīng)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(yīng)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(fēng)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(shù)不要太大，否則會(huì)拉斷焊點(diǎn)。

8. 小卡應(yīng)多個(gè)合成一塊大板，大板兩邊應(yīng)留5mm的邊條，以過錫爐。最多不超過3排，以V槽分開。

9. 進(jìn)板方向要標(biāo)明。

10. 貼裝組件焊盤同距離、本體間距離應(yīng)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(yīng)與進(jìn)板方向,( 垂直時(shí)應(yīng)力大, 易損壞)

13. 插件附近3mm以內(nèi)不要貼片，以免插板損傷貼片。

14. 插件焊盤間最小距離應(yīng)>1mm。

15. DIP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(diào)器件，就留有足夠空間，以方便插拔或調(diào)試。

18. 安裝禁布區(qū)內(nèi)不應(yīng)有組件或走線, ∮5 mm以下安裝孔禁布區(qū)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(huì)壓彎組件。

20. 散熱片下方有走線時(shí)，跳線或組件應(yīng)有一定高度，以保證安規(guī)要求。

21. 孤立焊盤與走線連接應(yīng)盡量采用滴淚焊盤。

22. 小卡拼板時(shí)， 其上應(yīng)有基準(zhǔn)點(diǎn)。

23. 絲印

(1) 每個(gè)元器件、小卡、散熱片、引出線孔都應(yīng)有絲印標(biāo)號(hào)，標(biāo)號(hào)應(yīng)與BOM一致，絲印方向應(yīng)盡量保持在兩個(gè)方向。

(2) 在焊盤、導(dǎo)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(biāo)明，TO-220,TO-247等器件的符號(hào)應(yīng)保證插件方向不會(huì)搞錯(cuò)。

(4) PCB上應(yīng)有商標(biāo)、產(chǎn)品型號(hào)、 PCB號(hào)/件號(hào)、版本、日期，.位置應(yīng)醒目，大小應(yīng)適中。

24. 保險(xiǎn)絲要有規(guī)格，警告文字。