PCB技术(布局)

1、要想设计一块好的印制板应该从如何正确设计印刷线路板元件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑, 合理的工艺结构, 既可消除因布线不当而产生的噪声干扰, 同时便于生产中的安装、调试与检修等。布局的原则： 电路元件和信号通路的布局必须最大限度地减少无用信号的相互耦合。具体到开关电源的印制板设计中还有其特殊性，每一个开关电源都有四个电流回路：(1. 电源开关交流回路(2. 输出整流交流回路(3. 输入信号源电流回路(4. 输出负载电流回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电, 滤波电容主要起到一个宽带储能作用; 类似地, 输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,

2、同时消除输出负载回路的直流能量。所以, 输入和输出滤波电容的接线端十分重要, 输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源; 如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连, 交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流, 这些电流中谐波成分很高, 其频率远大于开关基频, 峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍, 过渡时间通常约为50ns 。这两个回路最容易产生电磁干扰, 因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路, 每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应

3、彼此相邻地进行放置, 调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似, 最佳设计流程如下： · 放置变压器· 设计电源开关电流回路· 设计输出整流器电流回路· 连接到交流电源电路的控制电路· 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元, 对电路的全部元器件进行布局时, 要符合以下原则：1. 首先要考虑PCB 尺寸大小。PCB 尺寸过大时, 印制线条长, 阻抗增加, 抗噪声能力下降,成本也增加; 过小则散热不好, 且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形, 长宽比为3：2或

4、4：3, 位于电路板边缘的元器件, 离电路板边缘一般不小于2mm 。其次, 应考虑印刷电路板与外接元器件（主要是电位器、插口或另外印刷电路板）的连接方式。印刷电路板与外接元件一般是通过塑料导线或金属隔离线进行连接。但有时也设计成插座形式。即：在设备内安装一个插入式印刷电路板要留出充当插口的接触位置。2. 放置与结构有紧密配合的固定位置的元器件, 如电源插座、指示灯、开关、连接件之类 , 这些器件放置好后用软件的LOCK 功能将其锁定, 使之以后不会被误移动; 放置线路上的特殊元件和大的元器件, 如发热元件、变压器、IC 等; 放置小器件。3. 以每个功能电路的核心元件为中心, 围绕它来进行布局

5、。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB 上, 尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC 。4. 在高频下工作的电路, 要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样, 不但美观, 而且装焊容易, 易于批量生产。5 布局的首要原则，即印制板的走线应该呈直线状态，切忌往返交错，以免造成相邻线路互相影响。元件的排列原则上应按电路图的走向顺序，尽量简捷，不应有过多往返。特别应注意，当采用集成运算放大器时，也应考虑到信号流向的简捷、端直，如图1（a ）所示，而图1(b的信号流向就较混乱。在实际电路中，由于受IC 引脚的限制，有时要完全做到信号的直线流

6、向是困难的。尽管如此，也应注意到以下几点：输入回路与输出回路尽量远离，以免输出信号反馈到输入回路而产生自激振荡；应该避免同一芯片中的几个运算放大器一部分用作小信号放大，而另一部分用作振荡器，这种组合是一种很糟糕的设计；小信号放大器应尽量远离大信号电路，尤其不宜用同一芯片中的一部分运放作A 电路的小信号放大器，而另一部分运放作B 电路的大信号放大；应注意由电源的不良耦合所产生的干扰，特别是多运放芯片由于公用同一电源，极易因电源的去藕不良而产生振荡。 6 可能地减小环路面积, 以抑制开关电源的辐射干扰。7 在二维、三维空间上有无冲突？8 更换的元件能否方便的更换？插件板插入设备是否方便？9 件与发

7、热元件之间是否有适当的距离？10 可调元件是否方便？11 需要散热的地方, 装了散热器没有？空气流是否通畅？12 头、插座等与机械设计是否矛盾？13 鸣器远离柱形电感, 避免干扰声音失真。14 度较快的器件如SRAM 要尽量的离CPU 近。15 相同电源供电的器件尽量放在一起。16 在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小。17 出接线端布置（）相关联的两引线端不要距离太大, 一般为23/10英寸左右较合适。 （）进出线端尽可能集中在1至2个侧面, 不要太过离散。18 布线图时要注意管脚排列顺序, 元件脚间距

8、要合理。19 应按一定顺序方向进行, 例如可以由左往右和由上而下的顺序进行20 低电子信号通道不能靠近高电平信号通道和无滤波的电源线, 包括能产生瞬态过程的电路。21 高、中、低速逻辑电路在PCB 上要用不同区域。22 保证相邻板之间不能有过长的平行线。23 EMI滤波器要尽可能靠近EMI 源, 并放在同一块线路板上。24 DC/DC变换器、开关元件和整流器应尽可能靠近变压器放置, 以使其导线长度最小。 25 尽可能靠近整流二极管放置调压元件和滤波电容器。26 时钟发生器、晶振和CPU 的时钟输入端都易产生噪声，要相互靠近些。27位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm 。电路板的

9、最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200x150mm 时应考虑电路板所受的机械强度。 28 PFC、PWM 回路要单点接地. IC周边组件的地先接到IC 地再接到MOS 的S 极, 再由S 极引到PFC 电容负极。29 反馈线条应尽量远离干扰源( 如PFC 电感、 PFC二极管引线、 MOS管 的引线，不得与它们靠近平行走线。30. 偏置绕阻的回线要直接接到PFC 电容的负极。.31. 功率线条(流过大电流的线条 要短而宽, 以降低损耗, 提高响应频率, 降低接收干扰频谱范围. 。32. 在X 电容、PFC 电容引脚附近，铜条要收窄，以便充分利用电容滤波。33. 输出滤波

10、电容必要时可用两个小电容并联以减少ESR 。34. PFC MOS和D 、PWM MOS散热片必须接一次地，以减少共模干扰。35. 二次侧的散热片、变压器外屏蔽应接二次地。36. 变压器一次地和二次侧地之间或直流正极和二次侧地之间应接一个电容，为共模干扰提供放37. 变压器的内屏蔽层应接一次侧直流正极，以抑制二次侧共模干扰。38. 交流回路应远离PFC 、PWM 回路, 以减少来自后者的干扰。39. 双层PCB 的上层尽可能用宽线，地线尽量布在上层。40. 多层PCB 应用一层作为地线、一层作为电源线，以充分利用层间电容去耦，减小干扰.41 电位器：IC 座的放置原则a. 电位器：在稳压器中用

11、来调节输出电压, 故设计电位器应满中顺时针调节时输出电压升高, 反时针调节器节时输出电压降低; 在可调恒流充电器中电位器用来调节充电电流折大小, 设计电位器时应满中顺时针调节时, 电流增大。电位器安放位轩应当满中整机结构安装及面板布局的要求, 因此应尽可能放轩在板的边缘, 旋转柄朝外。b. IC座：设计印刷板图时, 在使用IC 座的场合下, 一定要特别注意IC 座上定位槽放置的方位是否正确, 并注意各个IC 脚位是否正确, 例如第1脚只能位于IC 座的右下角线或者左上角, 而且紧靠定位槽（从焊接面看）。.3设备内部走线准则有些产品, 尤其是不大正规的产品, 内部走线十分混乱, 各种走线胡乱捆扎

12、在一起, 又没有任何屏蔽、滤波、接地措施。这种内部走线处理方法, 不仅传输高、低电平信号的导线之间相互骚扰, 也给后期采用屏流滤波等补救措施带来不便。正确的布线也是一种电磁兼容性设计措施, 它能大大地降低骚扰, 不需增加工序, 却可收到较满意的效果。因此在布线时,应做到：机箱中各种裸露走线要尽可能短。传输不同电子信号的导线分组捆扎, 数字信号线和模拟信号线也应分组捆扎, 并保持适当的距离, 以减小导线间的相互影响。对于产品经常用来传递信号的扁平带状线, 应采用 地-信号-地-信号-地 排列方式, 这样不仅可以有效地抑制骚扰, 也可明显提高其抗扰度。将低频进线和回线绞合在一起, 形成双绞线, 这样两线之间存在的骚扰电流几乎大小相等, 而方向相反, 其骚扰场在空间可以相互抵消, 因而减小骚扰。对能确定的、辐射骚扰较大的导线加以屏蔽。功能单元和设备内电路的分隔能把无用信号限制在有限范围内, 以便使无用信号和可能敏感的电路和导线有效地去耦。在可能的地方使用模块式结构（有屏蔽外壳的功能单元）。特别要把电源线滤波器、高电平信号电路、低电平