涨知识! 电源PCB设计指南

我们开始新设计时，因为将大部分时间都花在了电路设计和元件的选择上，在 PCB 布局布线阶段往往会因为经验不足，考虑不够周全。

如果没有为 PCB 布局布线阶段的设计提供充足的时间和精力，可能会导致设计从数字领域转化为物理现实的时候，在制造阶段出现问题，或者在功能方面产生缺陷。

让我们探讨设计一个可制造，功能可靠的 PCB 时需要了解以下6个 PCB 设计指南。

1. 微调你的元件布置

PCB 布局过程的元件放置阶段既是科学又是艺术，需要对电路板上可用的主要元器件进行战略性考虑。虽然这个过程可能具有挑战性，但你放置电子元件的方式将决定你的电路板的制造难易程度，以及它如何满足你的原始设计要求。

虽然存在元件放置的常规通用顺序，如按顺序依次放置连接器，印刷电路板的安装器件，电源电路，精密电路，关键电路等，但也有一些具体的指导方针需要牢记，包括：

取向- 确保将相似的元件定位在相同的方向上，这将有助于实现高效且无差错的焊接过程。

布置 - 避免将较小元件放置在较大元件的后面，这样小元件有可能受大元件焊接的影响而产生装贴问题。

组织- 建议将所有表面贴装(SMT)元件放置在电路板的同一侧，并将所有通孔(TH)元件放置在电路板顶部，以尽量减少组装步骤。

最后还要注意的一条 PCB 设计指南- 即当使用混合技术元件(通孔和表面贴装元件)时，制造商可能需要额外的工艺来组装电路板，这将增加你的总体成本。

相较于其他电子产品，开关电源的PCB布局更为复杂，需要考虑的因素也更多。

电路设计要点

1. 元件与BOM一致性：确保PCB中的元件与物料清单(BOM)完全一致，避免生产错误。

2. 走线准确性：走线必须严格遵循原理图，通过网络联机确保走线正确无误。

3. 走线宽度：为满足最大电流要求，走线宽度应不小于1mm/1A，以控制温升在70℃以下，并根据需要加宽以减少电压降。

4. 镀锡处理：在关键线路上进行镀锡，以减少电压降和损耗。

安规要求

1. 隔离措施：一次侧和二次侧电路应通过隔离带明确分隔，确保电气间隙和爬电距离符合安全标准。

2. 标识清晰：在高压区域使用1mm丝印虚线，并明确标识“DANGER / HIGH VOLTAGE”。

3. 电气间隙和爬电距离：根据电压等级，确保各电路间保持适当的间隙和距离，以满足安全要求。

EMI抑制策略

1. 电路分区：将初级和次级电路分开布置，减少相互干扰。

2. 紧凑布局：尽量减小交流回路、PFC、PWM和整流回路的包围面积，以降低EMI。

3. 控制IC布局：控制IC应靠近被控制的MOS管，减少控制线路长度。

4. 地线布局：数字地和模拟地应分开，确保地线布局合理，减少干扰。

散热设计

1. 热管理：根据PCB的安装姿态和位置，合理安排发热元件，如电感和变压器的位置，以优化散热。

2. 散热片设计：选择合适的散热片，并考虑热流方向和空气对流，以提高散热效率。

3. 热敏感组件保护：确保热敏感组件如电解电容和IC远离热源，避免过热损坏。

制作工艺与安装要求

1. 尺寸与接口：确保PCB的外形尺寸、安装尺寸和输入输出接口满足规格要求，便于安装和使用。

2. 元件封装：使用标准封装，自建封装时应确保孔径合适，以便于元件插入。

3. 安装和走线：在安装和走线时，应留有足够的间隙，避免短路，并确保所有孔和边缘的距离至少为1mm。

4. 丝印标识：所有元件、小卡、散热片和引出线孔都应有清晰的丝印标号，且与BOM一致。

通过遵循这些设计要点，可以确保开关电源的PCB布局既满足技术要求，又符合安全和生产标准，从而提高产品的可靠性和市场竞争力。