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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/ n# c! V+ Q2 J6 D, c. ^, E
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。3 q* N4 R) t( W) {$ x' P
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经验一，安规走线间距! A8 {: I" B' N! U% I
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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# Q* B" o1 }: h W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。; l3 d% q V! g. H+ K) g
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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。. ]+ }" f* X- n: O! r+ v, W" _
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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。' k" V2 ?5 S/ g3 B4 x1 P+ V& _
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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。0 }& s9 U0 d, B
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经验二，电流走向6 _* P ~' s+ e9 a, L
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?0 g' V& a$ Q6 ~9 P: r
8 g1 s# S) ?1 r# z, J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?& I D8 Q/ C4 s/ d3 e! r
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。0 z; }9 {3 r2 B' r6 Q" o3 E `
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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。: e+ S* ]% {5 E9 L) f6 E5 p0 a
4 v$ u; ~) a) R0 _1 M; I9 ?( [虽然画法不同，但是实际起到的作用是一样的。
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3 q/ i" V7 L! y* A2 ^3 l8 Y2 n9 m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?/ |, f$ L' R0 ~. z( f* T
经验三，最小高压主电流回路6 `! ]0 u4 ?2 ~" @
一个开关电源工程师的设计笔记日志，第四部分 PCB 设计- ]8 U! D, {0 w6 v& ]. I# w w8 s
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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。# E* J9 z- r& W) T$ J+ r' O& l
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。; q' S2 G$ T$ ]- x
经验四，独立电压采样走线。% \# y, c+ ]! m
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
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y! {- ]: s* D. S8 q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。
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经验五 PCB 载流能力
) n5 I" k* g) M* z4 x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?) m$ R, k5 R/ [, L
/ K+ u @4 |$ b/ [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。
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但是对于低压侧，大电流怎么办?! l' Y+ x: f$ c# Y% L
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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)
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经验六，PCB 过孔散热的技巧
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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
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C5 `; I, Q) j6 f0 _) M5 B* S经验七 放电管的绘制1 m% a0 C7 R- D* ]' q; y
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。
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. y9 T( q& b9 f0 ~7 G* q$ {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。
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3 N( o& L* L" W* \, ^9 f! i1 j只是说你需要绘制两个异形封装罢了。还算比较容易。1 T% T% p: E, s5 m+ S9 j8 r4 l
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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' \* w/ L& n0 Y& S; \( Y8 l
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经验八 元器件封装' t! ?4 g9 b# p% e2 {
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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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。
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/ j4 E# ^9 c; j8 \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。9 S/ B2 K7 Y! C8 J
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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