手把手教一下用Altium进行开关电源PCB设计之文字版

mytomorrow

PCB设计从来就不是简单的2D平面设计，因为作为母板，上面会装载很多奇形怪状的电子元件，这样都使得2D设计却成为决定3D产品成败的基本因素。3D应用于PCB设计早在十几年前的protel99时代就已经被提出，但是当时碍于设计平台处理能力及标准模型不健全等因素的限制，在当时应用被定位成一个群众演员，几乎一直到DXP甚至后来的AD时代，才开始慢慢日趋成熟，龙套角色慢慢过度成了大咖，现在AD系列软件里面的3D设计几乎成了必不可少的模块，甚至软件商用来作为招牌菜加以宣传，在与其他同类软件PK的时候加分不少。在使用该软件的时候你如果用过几次之后，你就会发现你越来越离不开它了。
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5 h9 g" o$ K! M2 w' w  e* |4 n那么这么招牌的功能对于我们设计者来说到底有什么用呢，根据我现在使用的体会来说，基本可以总结成一下几点
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1，很多器件空间比如长宽高，甚至在一些中空的地方下面摆一些东西，可以直观的知道有没有空间干涉问题，兄弟们有没有遇到过设计一块PCB，画完怎么检查都没问题，等实物做回来之后发现元件之间有冲突，元件与外壳之间有冲突等等问题

# v. O1 `) r$ x) w( a+ f. E  X比如这个LED我要放在变压器磁芯下方的中空位置

3 s& G; W: G6 r# G. ~, Q0 L* J! G2，可以在设计开始之初就可以看到产品最终效果，比如PCB元件布局是否合理，电磁辐射设计，热设计等是否合理，这些问题设计者本人心里自然是有数，更妙的是作为PCB设计人员，可以初步设计一个大致布局结构给领导审批，省去很多精力一个个的讲解，甚至在千里之外也能让领导一目了然，如果你花了三天画板然后领导否了，重新来过，你是不是想撞墙呢。这样做带来的好处就不用我多说了
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$ p& K8 l9 }# d8 l7 C' I& r2 w7 T* e例如这样布局行吗
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- ]& C" N' I( |- N不行，前面的2个变压器不应该这样摆，会导致发热集中，并且PFC到母线电容回路太长
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$ P0 J9 C7 ^# ]# o: {5分钟后

这样比较合理，就这么办
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$ S& ?3 H6 f- n3，在一些特殊客户，比如定制产品，尤其在电源设计这一块更是有很多的定制产品，客户在洽谈之初就需要知道一些合作的细节，比如产品尺寸外形，有了3D功能，传统的纸上谈兵瞬间变成实物操作

甚至是某一块小板作为子板，装配在母板上

比如

大家要支持正版，打击盗版，嗯，我不会告诉你我的电脑装的是不是正版

) F& ^3 S0 m6 e( q2 R8 c6 v更多模型效果，正面 背面

怎么把下面这张图中小板装配到第二张图示意的母板上？

先打开小板的PCB文件，选择另存为SETP格式导出标准SETP格式的模型
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然后在母板界面放置3D模型，找到刚才导出的小板模型

) |: w& m" }- i. I4 r确定之后模型会跟随鼠标到母板PCB界面，找个适当位置单击放下
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6 N0 p7 o0 L" b. \# F双击小板模型进入属性界面，调整各轴角度使小板模型方向正确

然后各种对齐，装配好的效果，小板上的铜皮在转换导出模型的时候已经丢失了，所以我们之看到一块光溜溜的小板，只有上面的模型没有铜箔

# l: g. s- T3 k  r下面我们来开始制作一个简单的3D库元件

- W' W. ]2 F1 \我现在有一个ssop-24的IC元件库封装，但是没有3D模型

) Y3 a& [5 r1 m" ~! M我们到神一般的网站上找找看

输入ssop-24，出来很多
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选择第三个进去下载，安装插件之后会有个预览窗口显示当前的模型图
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' m: ?3 X& d5 A5 }6 i$ Ostep的214格式设置好，服务器会自动帮你配置好需要的模型文件

然后回到AD的库文件编辑界面，快捷键P-B，进入加载3D模型菜单

' K% f; M* z' w3 h2 T5 \5 f; r, D选择Generic STEP Model，表示加载STEP格式的模型文件，下方的Embed STEP Model按钮进去找到刚才下载好的文件

OK之后模型文件会跟随你的鼠标到设计窗口，随便找个地方单击摆好

此时按快捷键3进入3D模式，会发现有时候模型方向及高度会不对，这是由于设计模型的人建模的时候选择的参考基准面不一样造成的，我们需要自己调节一下，双击模型回到刚才的编辑页面

修改X方向角度90度，OK返回，发现模型已经正常方向了

7 U, s9 y% J1 [6 h# I* M$ d充分利用AD强大的各种对齐功能把模型摆好，大功告成，保存之后在原理图库里面指定该封装，编译集成库，然后在设计PCB的时候调用集成库，软件就自动把3D模型带入到PCB编辑器，设计PCB的时候就可以随时参照实物模型了

% X+ K- c$ O2 v9 g; B( {+ j最后摆多几个造型，再拍几张
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在14版中，在PCB环境建模有了新的一套思路，模型活了

1 |/ r$ G4 C4 u4 q# I& V# J下面给大家简单介绍一下新版的模型制作。

. z; w9 S5 k6 i2 F. T7 a还是以这个散热器为例，我们先绘制一个散热器的截面图，由于是绘制截面图，我们可以加入更多的细节，比如鳍片上的圆角，甚至鳍片上的波纹。
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然后我们P-B放置模型，依然选择Extruded，下面颜色还是选那个颜色，高度变成了我们需要的散热器长度了，假定是200mm长
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OK之后开始围绕刚才绘制的边线放置模型，画线过程中可以按shift+空格来切换走线模式，这点跟交互布线是一样的，完成之后的样子
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进入3D模式看看效果，性感的圆角，鳍片与本体之间由宽到窄的角度，是不是感觉很舒服呢，这些在旧版里面几乎是不可完成的任务
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然后我们双击模型区域，进入刚才放置模型的界面，这里不再是放置模型了，而是编辑模型的属性。
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5 n9 {7 s4 y; Q/ J! f! \( g点一下右上角的Convert To STEP，意思就是吧这个模型转换成STEP格式的通用模型，这样我们就可以把这个模型当成普通模型来随便蹂躏了，哈哈，OK退出之后，再次双击模型，又进入了这个界面

好像不一样了，是的，现在变成了STEP格式的那个操作界面了
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现在我们要让这个竖立起来的散热器倒下去，当然就是把Y轴方向旋转90度
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OK退出之后看看效果
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爽吧，我们再利用AD里面的各种对齐命令，把散热器摆到想要的地方。

) f; x  p2 D! ]4 @: m4 @$ t0 ~; D然后就可以过河拆桥了，删除掉那些截面图的线，删除掉对齐的参考线，然后再把散热器和MOS管组合。大功告成了，来看看效果，螺钉我就不加了，要加的兄弟可以自己动手加上去。
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怎么样，简单吧，光说这个散热器模型制作，14版确实至少可以比之前的版本节约80%的时间。
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下面给大家简单介绍一下在AD环境用AD自己制作模型，由于电源行业会用到非常多的非标准器件，其中电感，变压器，散热器这几样东西定制性非常强，基本很难找到有现成的模型来直接使用，这时候就需要自己动手做，下面我们一步一步来做一个散热器，假定现在需要用到这样的一款散热器。
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第一步，我们要在AD的PCB编辑环境里面绘制出散热器的长度和宽度，另外还可以画出一条表示散热器本体厚度的参考线

这个尺寸可以找供应商提供，可以自己动手用卡尺量，当然，也可以目测哈
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% [+ u  c' d* E  p画好之后大概就是这个样子了

  ?( N9 ]* l% l' X) j  O第二步，快捷键P-B，调出放置3D模型界面，单选模型类型Extruded，设置模型颜色及透明度，这里白色散热器就选这个白里透点黄的颜色，目的是在实物之后方便与其他模型区分开，透明度当然是拉到最大，表示不透明

) o7 x6 l9 `; P1 P设置好模型的相对高度及绝对高度，相对高度是指将要产生的这个模型在软件界面上垂直PCB方向上的高度，也就是PCB编辑器中3维基准0点的相对高度，绝对高度是指将要产生的这个模型本身的高度，也就是这个散热器型材的高度，我需要绘制的这个散热器高度是75mm

设置好之后其他的不用管，按OK之后鼠标变成十字，然后围着以前画好的散热器本体部分点一圈，有点类似PCB画铺铜的那种操作，点完之后右键结束
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这时候这部分模型就自动出来了，进入3D视图模式看看效果吧
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# l; ], z1 D' p: v3 i7 W( J嗯，就是这样的，下面开始画鳍片部分，操作方法一样

8 I7 M+ i9 }" M: }+ D第一片，注意设置偏移高度
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8 m4 M5 h, e) Y! O5 H0 _第二片，注意设置偏移高度依次递减

第N片，鳍片画完了
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散热器本体和鳍片都画完了，但是散热器还没用完，因为这时候你会发现，鼠标可以随意移动散热器上的任何部件，根本不是一个整体，在设计PCB的时候这当然是不行的，因为这应该是一个整体，在布线或者布局的时候随时有需要调整位置，这样调整位置就杯具了，总不可能一片一片的鳍片移过去吧，除非全部鳍片选中了，整体剪切下来再粘贴到想要的地方。

这样不行，根本没有效率可言，对了，PCB不是有个组合功能吗？来试一下！

全选之后组合，好了，来移动一下看看效果，按住MOS移动一下，果然组合好了，MOS和散热器边框的丝印都整体移动了，等等，怎么模型还在那，看来AD这个组合根本不支持模型组合。
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/ Q2 g5 [& A, v' C9 |- z% u不对啊，库里面带出来的模型怎么就可以捆绑在一起移动呢，原来软件认为那本来就是元件的一部分，就像焊盘一样，模型只是其中的一个部件，这种后天性的组合不能识别模型，尽管在组合的时候选中了他们，但是软件还是没把他当自家人，这是软件的BUG？
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- A5 x, p1 R! _, |' e# k聪明的设计人员怎么会没有想到呢，其实这个不能用简单的组合，要把他们捆绑在元件里面需要其他的方法，下面我们来操作一遍，把其中一个元件属性打开，比如Q1，去掉其中的Lock Primitives，OK返回

重新选中所有需要组合的部件，包括MOS,散热器模型和边框线，然后快捷键T-V-A，具体的菜单兄弟们自己去找了哈，之后鼠标变成十字，在Q1（刚才去掉Lock Primitives的元件）上单击一下，会弹出一个对话框，直接确认。然后再试试移动，随便按住散热器什么地方，直接拖动整体都可以一起移动了，散热器已经被认为是Q1的一部分了，为了以防以后误操作，再次进入Q1属性页面，重新勾上Lock Primitives即可，同样的方法，你也可以不捆绑在Q1，可以捆绑成其他某个元件（因为Q1在散热器上的位置也许也要调整呢）

- d6 u3 o# X' i- {+ W最后装上螺钉，来几张全家福
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2 |; N2 `' m8 J- t看到这些五颜六色，abccba是否有压力？这些元器件是否需要自己一个一个一个地量尺寸建立，如是，是否需要花费很多很多…很多时间呢？
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一些标准的器件，比如0805 1206 sot23 TO220以及一些IC器件，都可以在供应商或者其他3D模型论坛及网站有现成的可以下载，但是下载之后还要仔细校对尺寸这是必须的

一些非标准的器件，尤其在电源行业，非标准器件非常多，比如各种各样的磁芯，骨架，电感线圈，散热器，接插件等这些，大多需要自己来绘制模型，好在都是一劳永逸的，这次花时间做好模型，下次再做其他产品需要用到同类东西的时候直接调用就行
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" ]6 D% p0 W: [) d7 w+ m, ]1 ?AD在这方面相对完善一些，在PCB环境下就可以直接绘制一些3D模型，复杂点的还是需要第三方的专业3D软件来完成，并且可以把下载好的模型或者自己制作的模型，统一编译成AD的标准集成库，这样在设计的时候，就可以像绘制原理图和PCB一样直接调用就可以了
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Tony_zhang

谢谢分享

zshengquan88

ding
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kinidrily

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