電源車設計崗位職責

崗位職責:完成移動電源車或固定電站的方案設計、評審文件編制,完成詳細技術文件和技術圖紙,樣機研制過程的監督及研制總結的編制等。任職要求:熟悉軍工產品的研制過程,了解國家軍工質量保證體系和軍工保密體系,具有多年軍工產品設計經驗,本人在從事電站、電源車等方面具有典型的成功案例。

篇2:開關電源類產品設計安全規范

1.范圍

1.1本規范規定了0公司戶內使用、額定電壓≤600V的開關電源類產品的設計安全要求,它包括參考標準資料、標志說明、一般要求和試驗一般條件、電氣技術參數規格、材料和結構、電氣試驗、機械試驗、環境可靠性試驗、包裝、存放、出貨和附錄項內容。

1.2它主要以信息技術設備,包括電氣事務設備及與之相關設備的安全標準為基礎編寫。

2.主要參考資料

2.1IEC60950-1999:信息技術設備的安全。

2.2IEC61000-4(所有系列):電磁兼容--試驗和測量技術。

2.3IEC61000-3-2-1998:電磁兼容第3部分:限值第2章低壓電氣及電子設備發出的諧波?電流限值(設備每相輸入電流≤16A)。

2.4IEC61000-3-3-1998:電磁兼容第3部分:限值第3章標稱電流≦16A的低壓電氣及電子設備的供電系統中電壓波動和變化的限值。

2.5IEC60384-14-1993:電子設備用固定電容器?第14部分:分規范?擬制電源電磁干擾用固定電容器。

2.6CISPR22-1998:信息技術設備的無線電干擾特性的限值和測量方法。

2.7CISPR24-1997:信息技術設備的無線電抗干擾特性的限值和測量方法。

2.8IEC60695-10-2:1995:著火危險試驗第10部分:減少著火對電子技術產品而引起的不正常發熱效應的指南和試驗方法?第2部分:用球壓試驗測試非金屬材料構成產品的耐熱方法。

2.9IEC61140-1997:防電擊保護?設備和安裝的一般要求。

2.10IEC60227-1997:額定電壓450V/750V及以下PVC絕緣電纜。

3.標記和說明

3.1電源額定值:

成品要清晰地標有電源額定值,它包括下列項:

額定電壓或額定電壓范圍(V);

電源性質符號:AC(~)、DC()

額定頻率或額定頻率范圍(Hz);

額定電流(mA或A);

Ta值(如果是25℃,可不標);

IP指數(如果是IP00、IP20或普通防護類的設備,可不標);

0公司名稱或商標或識別標記;

機型代號或型號標志;

符號回(僅對Ⅱ類設備用);

安全認證標志和控制號等等。

3.2安全說明:

?給設備使用人員提供足夠的信息,包括使用條件,以便按照0公司的預定操作設備時不會出現安全范圍內的危險。必要時,應配有設備的操作、安裝、維修、運輸或貯存等相關的說明,避免引起危險,或者由客戶整機面對消費者體現于使用說明書。

3.3熔斷器、接線端子、控制裝置和指示器:

對熔斷器、接線端子、控制裝置和指示器,要有相關的標識(也含相應正確符號、位置,如保險符號口)。

4.一般要求和試驗一般條件

4.1一般要求:

4.1.1產品設備的設計和結構能確保各種條件下,包括正常使用、異常使用或單一故障情況下,都能提供保護以減少由于電擊和其它危險造成人身傷害,防止產生起火,確保在預定要連接的任何額定電壓下工作時都是安全的。

4.1.2設備工作環境要求:溫度0~40℃,濕度20%~90%RH,氣壓86~106KPa。

4.1.3安全電壓:它是指不會引起電擊危險的電壓,即在正常工作條件下為≤42.4VACPeak或者60VDC,在故障工作條件下為≤71VACPeak或者120VDC。?

4.1.4限流電路:它是指作適當的設計和保護的電路,使得在正常工作條件下和單一故障條件下,能從該電路流出的電流是非危險的電流。符合限流的限值規定如下述:

頻率不超過1kHz時,在限流電路中的任何兩個零部件之間或任何這樣的零部件與地之間接一個2000Ω±10%的無感電阻器,流過該電阻器的穩態電流不應超過0.7mA峰值或2mA直流值。

頻率高于1KHz時,則該0.7mA限值應乘以kHz為單位的頻率值,但不應超過70mA交流峰值。

電壓U不超過450V交流峰值或直流值的零部件,其電路的電容量不應超過0.1uF。

電壓U超過0.45kV交流峰值或直流值,但不超過15kV交流峰值或直流值的零部件,其電路的電容量不應超過45/UnF,其中U的單位為Kv.

電壓U超過15kV交流峰值或直流值的零部件,其電路的電容量不應超過700/U2nF,其中U的單位為Kv.

4.1.5受限制電源:受限制電源應裝有隔離變壓器,它的輸出電壓為安全電壓,即≤30VACrms或60VDC,并且輸出電流和相關功率及過流保護裝置的額定值要符合附表中的相應規定。

4.2試驗的一般條件:

4.2.1試驗樣品:試樣是準備交給客戶或用戶的代表性樣品。

4.2.2試驗用的工作參數:試驗是在正常使用范圍內的下列參數最不利的組合條件下進行的:

電源電壓、電源頻率、設備的裝配狀況和活動零部件位置、調節控制裝置狀況和工作方式。

4.2.3試驗環境溫度以25℃為基準,也可在20~30℃范圍內變動,但要監測和作好記錄。

4.2.4故障和異常試驗條件:一次僅能施加一個故障條件,例如短接一個電容或二極管等。

5.?電氣技術參數規格(按產品設計時體現在客戶承認書的各項指標為準),它應包括下列額定指標、質量指標、經濟指標:

5.1輸入參數特性

5.1.1額定電壓:如(230V或120V);

5.1.2輸入電壓范圍:如(90~260Vma*;或100-240Vnominal);

5.1.3額定頻率:50HZ或者60Hz;

5.1.4頻率范圍:(如47~63HZ);

5.1.5穩態輸入AC電流(不能超出額定電流的10%)或功率;

5.1.6效率;

5.1.7功率因數。

5.2輸出參數特性

5.2.1額定電壓;

5.2.2電壓范圍;

5.2.3輸出負載電壓(滿負載時);

5.2.4輸出空載電壓;

5.2.5額定功率;

5.2.6起動瞬間電流;

5.2.7輸出電流;

5.2.8輸出紋波電壓(滿負載時);

5.2.9穩壓精度。

5.3附屬功能

5.3.1過壓保護;

5.3.2過流保護;

5.3.3欠壓保護;

5.3.4過熱保護;

5.3.5自動控制;

5.3.6狀態顯示。

5.4溫度系數

5.5電磁兼容(EMC)

5.5.1設備的傳導、輻射和諧波電流限值可參照相應附錄表中規定。銷往歐洲的產品,則靜電放電、浪涌、傳導抗擾性、輻射抗擾性、電氣瞬變、磁場抗擾性、電壓波動、電壓跌落和短時間斷,應符合相關的歐洲標準規定,試驗要求可參照附錄。

5.6電氣原理圖

5.6.1電路圖(略):要注明各主要電路元件的名稱或代號。

6.材料和結構

6.1外形尺寸、外觀和顏色:

參照工程設計的資料規定,如果客戶有特殊要求的,則要符合客戶所提供的特殊資料規定,同時也要滿足安全要求。

6.2結構圖(略):要列明各部件的名稱和材料規格、型號、料商等。

6.3穩定性、機械強度和防護:

6.3.1正常使用條件下,設備的各單元部分和結構上要穩定固定、連接可靠,不能有不穩定的危險出現。

6.3.2設備應有足夠的機械強度、機械防護,滿足相應的機械強度試驗要求;除了作為外殼用的零部件以外的元件和零部件應能受10N的恒定作用力,無不良;外部防護罩應能受250N的恒定作用力5秒鐘,無不良;由外部防護罩或門來保護的使用人員可觸及的外殼零部件,應能受30N的恒定作用力5秒鐘,無不良。

6.3.3設備應無引起危險的棱緣和拐角等裝置。

6.3.4直插式設備的電源插頭處于垂直平面內施加到插座上的附加力矩不應超過0.25N.m。

6.3.5設備各部件工作中不能有過高的溫度,以致引起點火危險,溫升要符合規定(參照附表)。

6.3.6接地裝置應有接地保護。

6.3.7絕緣材料件應有良好的電氣絕緣特性,防止出現電氣擊穿危害。

6.4材料和元器件

6.4.1設備中的溫控裝置、變壓器、互連電纜、電容器、電阻器、二極管、三極管、IC、光耦合器、開關及PCB等類似件都應符合相應的元器件國家或行業標準要求。對初級電路的電容器,如果其標稱的容量超過0.1uF,則該電容器的放電時間常數不應超過下列規定值:a.對A型可插式設備為1S;b.對永久性連接式設備和B型可插式設備為10S。時間常數是指等效電容量(uF)和等效放電電阻值(MΩ)的乘積。

6.4.2設備中各元器件及外殼的材料應有相應耐熱、防火、防電擊和足夠機械強度的特性,符合相關的球壓、高低溫沖擊及機械濫用試驗。一般情況下,防火防護外殼的可燃性等級應為V-1級或更好;防火防護外殼外側的元器件和零部件,包括機械防護外殼和電氣防護外殼的可燃性等級應為HB級或更好的;防火防護外殼內的元器件和零部件,包括機械防護外殼和電氣防護外殼的可燃性等級應為V-2級或更好的;空氣過濾裝置和大于4KV高壓的元器件的可燃性等級應為V-2級或更好的。

6.4.3絕緣材料應考慮到它的電氣、溫度、機械強度、工作電壓頻率和工作環境(包括溫度、壓力、濕度和污染)的要求,應能滿足相應的功能、基本、附加、加強及雙重絕緣的要求。

6.5電氣間隙、爬電距離和絕緣穿透距離

6.5.1絕緣應用位置和相應間隙、爬電距離、絕緣穿透距離(包括PCB)應符合IEC60950-1999標準中相關的規定,參看附錄表中規定。

6.5.2對特殊部位要求,應符合特別規定,如單極斷切開關的接觸間距至少為3mm,對溫控器、熱熔斷器、過載保護器、微間隙結構的開關等類似元件,可以不滿足IEC60950-1999標準中所列的間隙規定值。

6.6布線、連接和供電

6.6.1布線

6.6.1.1布線的電流標稱值:

設備在正常負載條件下工作中,其內部布線和相連電纜的截面積應與它們預定要承載的電流相適應,保證導線絕緣溫度不會超過允許的最高溫度,設備額定電流為6

6.6.1.2機械損害防護:

導線槽應光滑,而且無尖銳的棱角,導線應有適當保護,以保證這些導線不會接觸到可能損傷導線絕緣的毛刺、散熱片、活動零部件等。絕緣導線穿過的金屬孔是光滑的經充分倒圓的表面,或者是裝有襯套。

6.6.1.3內部布線固定:

內部布線應以適當方式連接、支撐或固定,以防止產生過應力、松動、導線絕緣受到損傷。

6.6.1.4布線導體絕緣:

內部布線導體絕緣,能承受1500V一分鐘的抗電強度試驗。

6.6.2與交流電網電源的連接:

連接方式可用接線端子、電源插頭、器具插座和電源線,并且連接安全、牢固;對于電源軟線的規格要合適,導體與絕緣層間應能承受2500V一分鐘的抗電強度試驗,同時應符合相應彎曲試驗、應力消除試驗要求。

6.6.3外部導線用的接線端子:

端子應牢固固定導線,不會松脫,無過分應力作用,有足夠的電氣防護。在端接點附近的導線上施加10N的力,導線不應松開。

6.6.4交流電網電源的斷接:

斷接裝置接觸件的分開距離至少為3mm,當斷接裝置裝在設備內時,應盡可能地靠近電源入口處。

7.電氣試驗

7.1泄漏電流試驗:

設備帶電部件和輸出電路之間,帶電部件和殼體之間的泄漏電流應≤0.25mA。

7.2絕緣電阻試驗:

給設備施加500V直流電壓進行測量,輸入帶電部件和輸出電路之間,輸入帶電部件和殼體之間,以及輸出電路與殼體之間的絕緣電阻應大于或等于100MΩ。

7.3絕緣抗電強度試驗:

在設備的輸入帶電部件和輸出電路之間,輸入帶電部件與殼體之間應能承受50HZ、有效值為3000V的交流電壓1分鐘,無擊穿或飛弧現象。

7.4短路故障試驗:

設備的輸出電路出現短接或出現單一故障條件時,設備相應部件不應有過高溫度(參照附表列值規定),不應造成著火或電擊危害,撤走故障后,要能合格通過絕緣強度試驗。

8.機械試驗

8.1標記耐擦拭試驗:

用一塊蘸有水的棉布用手擦拭標記15s,然后于用一塊蘸有汽油的棉布用手擦拭標記15s,擦拭后,標記仍應清晰,標記銘牌應不可能輕易被揭掉,而且不應出現卷邊。

8.2跌落試驗:

設備試樣從高1米處自由跌落到厚20mm的硬木板上,跌落3次,試驗后試樣應能符合絕緣電阻和絕緣抗電強度的要求,且無異常。

8.3振動試驗:

設備應能符合振動試驗規定:振幅0.35mm、頻率10~50HZ,掃頻為1八倍半程/分鐘,加速度為1G,*、Y、Z相互垂直的三個方向各進行30分鐘,試后無異常,且能符合絕緣電阻和抗電強度的性能要求。

8.4彎曲(搖擺)試驗

8.4.1電源輸入軟線的彎曲試驗:

電源線應能承受下列條件的彎曲試驗:擺動角度90。(左右45。),擺動速度60次/分鐘,負重10N,擺動次數至少10000次;試后導體斷線率應≤10%,導體無短路出現,絕緣層無損壞。

8.4.2直流輸出導線的彎曲試驗:

直流輸出導線承重500g,以40次/分鐘的彎曲速度從左向右擺動120。角,應能擺動至少1000次,無絕緣損害。

8.5電源線的應力消除試驗:

設備固定,電源線上施加60N的軸向拉力25次,每秒鐘1次,然后施以0.25Nm的扭力1分鐘,試后軟線應無損害,其軸向位移不能超過2mm,導體位移不能超過1mm。

8.6輸出線的抗拉強度試驗:

設備固定,在直流輸出線上施加5Kg的拉力1分鐘,應無異常損害。

9.環境可靠性試驗

9.1正常溫升試驗:

設備接通電源,連上額定負載后,根據IEC60950標準中要求進行工作,直到穩定狀態,則各部件的溫升不能超出限值(參照附表列值規定)。試后,設備試樣應能符合絕緣電阻和抗電強度的要求。

9.2溫濕度處理試驗:

設備經過40±2℃的溫度和91~95%RH的相對濕度處理48小時后,應能符合絕緣電阻和抗電強度的要求。

9.3高溫試驗:

設備放在70±2℃的試驗箱中96小時后取出,檢測其絕緣電阻和絕緣抗電強度等電氣性能,應無異常。

9.4低溫試驗:

設備放在-40±2℃的試驗箱中96小時后取出,測其絕緣電阻和絕緣抗電強度等電氣性能,應無異常。

9.5高低溫沖擊試驗:

設備應能承受10次高低溫沖擊試驗循環,一次循環是由30分鐘的-40±2℃的低溫和30分鐘的70±2℃的高溫構成,其中轉換間斷時間不超過5秒鐘,完成試驗后,試樣設備應符合絕緣電阻和抗電強度等電氣性能要求,同時外觀上應無裂痕損害等。

9.6高溫高濕試驗:

設備放在溫度為70±2℃、濕度為85%RH的環境中96小時后取出,測其絕緣電阻和絕緣抗電強度等電氣性能,應無異常。

9.7球壓試驗:

設備的外殼試樣應能承受20N重、與試樣接觸面圓弧直徑為5mm的鋼球裝置的球壓試驗,試驗溫度為40+Q±2℃,其中Q為試樣在正常發熱試驗中的溫升值,但對攜流部件處外殼的處理溫度至少為125℃,其它位置外殼至少70℃,試驗1小時后,立即取出試樣并浸水冷卻10秒。測其壓限直徑,不能大于2mm。

10.包裝、存放、出貨

10.1包裝:

?包裝上要有制造廠名、產品型號、名稱、日期等。

10.2存放:

10.2.1溫度:-40~70℃

10.2.2濕度:5~95%RH

10.2.3氣壓:86~106KPa

10.3出貨:

出貨運輸中,設備應防雨淋、水浸,不應有劇烈振動。

篇3:開關電源的PB設計規范辦法

在任何開關電源設計中,PCB板的物理設計都是最后一個環節,如果設計方法不當,PCB可能會輻射過多的電磁干擾,造成電源工作不穩定,以下針對各個步驟中所需注意的事項進行分析:

一、從原理圖到PCB的設計流程建立元件參數->輸入原理網表->設計參數設置->手工布局->手工布線->驗證設計->復查->CAM輸出。

二、參數設置相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產,間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓,在布線密度較低時,信號線的間距可適當地加大,對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線間距設為8mil。

焊盤內孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm,這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。當與焊盤連接的走線較細時,要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀,這樣的好處是焊盤不容易起皮,而是走線與焊盤不易斷開。

三、元器件布局實踐證明,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。例如,如果印制板兩條細平行線靠得很近,則會形成信號波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,因此,在設計印制電路板的時候,應注意采用正確的方法。每一個開關電源都有四個電流回路:

(1).電源開關交流回路

(2).輸出整流交流回路

(3).輸入信號源電流回路

(4).輸出負載電流回路輸入回路通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類似地,輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量,同時消除輸出負載回路的直流能量。所以,輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要,輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環境中去。電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流,這些電流中諧波成分很高,其頻率遠大于開關基頻,峰值幅度可高達持續輸入/輸出直流電流幅度的5倍,過渡時間通常約為50ns。這兩個回路最容易產生電磁干擾,因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似,最佳設計流程如下:

·放置變壓器

·設計電源開關電流回路

·設計輸出整流器電流回路

·連接到交流電源電路的控制電路

·設計輸入電流源回路和輸入濾波器設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:

(1)首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形,長寬比為3:2或4:3,位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。

(2)放置器件時要考慮以后的焊接,不要太密集.

(3)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接,去耦電容盡量靠近器件的VCC。

(4)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產。

(5)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。

(6)布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起。

(7)盡可能地減小環路面積,以抑制開關電源的輻射干擾。

四、布線開關電源中包含有高頻信號,PCB上任何印制線都可以起到天線的作用,印制線的長度和寬度會影響其阻抗和感抗,從而影響頻率響應。即使是通過直流信號的印制線也會從鄰近的印制線耦合到射頻信號并造成電路問題(甚至再次輻射出干擾信號)。因此應將所有通過交流電流的印制線設計得盡可能短而寬,這意味著必須將所有連接到印制線和連接到其他電源線的元器件放置得很近。印制線的長度與其表現出的電感量和阻抗成正比,而寬度則與印制線的電感量和阻抗成反比。長度反映出印制線響應的波長,長度越長,印制線能發送和接收電磁波的頻率越低,它就能輻射出更多的射頻能量。根據印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環路電阻。同時、使電源線、地線的走向和電流的方向一致,這樣有助于增強抗噪聲能力。接地是開關電源四個電流回路的底層支路,作為電路的公共參考點起著很重要的作用,它是控制干擾的重要方法。因此,在布局中應仔細考慮接地線的放置,將各種接地混合會造成電源工作不穩定。在地線設計中應注意以下幾點:

1.正確選擇單點接地通常,濾波電容公共端應是其它的接地點耦合到大電流的交流地的唯一連接點,同一級電路的接地點應盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上,主要是考慮電路各部分回流到地的電流是變化的,因實際流過的線路的阻抗會導致電路各部分地電位的變化而引入干擾。在本開關電源中,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環流對干擾影響較大,因而采用一點接地,即將電源開關電流回路(中的幾個器件的地線都連到接地腳上,輸出整流器電流回路的幾個器件的地線也同樣接到相應的濾波電容的接地腳上,這樣電源工作較穩定,不易自激。做不到單點時,在共地處接兩二極管或一小電阻,其實接在比較集中的一塊銅箔處就可以。

2.盡量加粗接地線若接地線很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時信號電平不穩,抗噪聲性能變壞,因此要確保每一個大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是:地線>電源線>信號線,如有可能,接地線的寬度應大于3mm,也可用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。進行全局布線的時候,還須遵循以下原則:

(1).布線方向:從焊接面看,元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因生產過程中通常需要在焊接面進行各種參數的檢測,故這樣做便于生產中的檢查,調試及檢修(注:指在滿足電路性能及整機安裝與面板布局要求的前提下)。

(2).設計布線圖時走線盡量少拐彎,印刷弧上的線寬不要突變,導線拐角應≥90度,力求線條簡單明了。

(3).印刷電路中不允許有交叉電路,對于可能交叉的線條,可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電路很復雜,為簡化設計也允許用導線跨接,解決交叉電路問題。因采用單面板,直插元件位于top面,表貼器件位于bottom面,所以在布局的時候直插器件可與表貼器件交疊,但要避免焊盤重疊。

3.輸入地與輸出地本開關電源中為低壓的DC-DC,欲將輸出電壓反饋回變壓器的初級,兩邊的電路應有共同的參考地,所以在對兩邊的地線分別鋪銅之后,還要連接在一起,形成共同的地。

五、檢查布線設計完成后,需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則,同時也需確認所制定的規則是否符合印制板生產工藝的需求,一般檢查線與線、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生產要求。電源線和地線的寬度是否合適,在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。注意:有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之后,都要重新覆銅一次。

六、復查根據“PCB檢查表”,內容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置,還要重點復查器件布局的合理性,電源、地線網絡的走線,高速時鐘網絡的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。

七、設計輸出輸出光繪文件的注意事項:

a.需要輸出的層有布線層(底層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(底層阻焊)、鉆孔層(底層),另外還要生成鉆孔文件(NCDrill)

b.設置絲印層的Layer時,不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Linec.在設置每層的Layer時,將BoardOutline選上,設置絲印層的Layer時,不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line。d.生成鉆孔文件時,使用PowerPCB的缺省設置,不要作任何改。

在任何開關電源設計中,PCB板的物理設計都是最后一個環節,如果設計方法不當,PCB可能會輻射過多的電磁干擾,造成電源工作不穩定,以下針對各個步驟中所需注意的事項進行分析:

一、從原理圖到PCB的設計流程建立元件參數->輸入原理網表->設計參數設置->手工布局->手工布線->驗證設計->復查->CAM輸出。

二、參數設置相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求,而且為了便于操作和生產,間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓,在布線密度較低時,信號線的間距可適當地加大,對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距,一般情況下將走線間距設為8mil。

焊盤內孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm,這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。當與焊盤連接的走線較細時,要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀,這樣的好處是焊盤不容易起皮,而是走線與焊盤不易斷開。

三、元器件布局實踐證明,即使電路原理圖設計正確,印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。例如,如果印制板兩條細平行線靠得很近,則會形成信號波形的延遲,在傳輸線的終端形成反射噪聲;由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,因此,在設計印制電路板的時候,應注意采用正確的方法。每一個開關電源都有四個電流回路:

(1).電源開關交流回路

(2).輸出整流交流回路

(3).輸入信號源電流回路

(4).輸出負載電流回路輸入回路通過一個近似直流的電流對輸入電容充電,濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用;類似地,輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量,同時消除輸出負載回路的直流能量。所以,輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要,輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到電源;如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連,交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環境中去。電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流,這些電流中諧波成分很高,其頻率遠大于開關基頻,峰值幅度可高達持續輸入/輸出直流電流幅度的5倍,過渡時間通常約為50ns。這兩個回路最容易產生電磁干擾,因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路,每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置,調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可能短。建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似,最佳設計流程如下:

·放置變壓器

·設計電源開關電流回路

·設計輸出整流器電流回路

·連接到交流電源電路的控制電路

·設計輸入電流源回路和輸入濾波器設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元,對電路的全部元器件進行布局時,要符合以下原則:

(1)首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時,印制線條長,阻抗增加,抗噪聲能力下降,成本也增加;過小則散熱不好,且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形,長寬比為3:2或4:3,位于電路板邊緣的元器件,離電路板邊緣一般不小于2mm。

(2)放置器件時要考慮以后的焊接,不要太密集.

(3)以每個功能電路的核心元件為中心,圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上,盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接,去耦電容盡量靠近器件的VCC。

(4)在高頻下工作的電路,要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣,不但美觀,而且裝焊容易,易于批量生產。

(5)按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置,使布局便于信號流通,并使信號盡可能保持一致的方向。

(6)布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起。

(7)盡可能地減小環路面積,以抑制開關電源的輻射干擾。

四、布線開關電源中包含有高頻信號,PCB上任何印制線都可以起到天線的作用,印制線的長度和寬度會影響其阻抗和感抗,從而影響頻率響應。即使是通過直流信號的印制線也會從鄰近的印制線耦合到射頻信號并造成電路問題(甚至再次輻射出干擾信號)。因此應將所有通過交流電流的印制線設計得盡可能短而寬,這意味著必須將所有連接到印制線和連接到其他電源線的元器件放置得很近。印制線的長度與其表現出的電感量和阻抗成正比,而寬度則與印制線的電感量和阻抗成反比。長度反映出印制線響應的波長,長度越長,印制線能發送和接收電磁波的頻率越低,它就能輻射出更多的射頻能量。根據印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環路電阻。同時、使電源線、地線的走向和電流的方向一致,這樣有助于增強抗噪聲能力。接地是開關電源四個電流回路的底層支路,作為電路的公共參考點起著很重要的作用,它是控制干擾的重要方法。因此,在布局中應仔細考慮接地線的放置,將各種接地混合會造成電源工作不穩定。在地線設計中應注意以下幾點:

1.正確選擇單點接地通常,濾波電容公共端應是其它的接地點耦合到大電流的交流地的唯一連接點,同一級電路的接地點應盡量靠近,并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上,主要是考慮電路各部分回流到地的電流是變化的,因實際流過的線路的阻抗會導致電路各部分地電位的變化而引入干擾。在本開關電源中,它的布線和器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環流對干擾影響較大,因而采用一點接地,即將電源開關電流回路(中的幾個器件的地線都連到接地腳上,輸出整流器電流回路的幾個器件的地線也同樣接到相應的濾波電容的接地腳上,這樣電源工作較穩定,不易自激。做不到單點時,在共地處接兩二極管或一小電阻,其實接在比較集中的一塊銅箔處就可以。

2.盡量加粗接地線若接地線很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電子設備的定時信號電平不穩,抗噪聲性能變壞,因此要確保每一個大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是:地線>電源線>信號線,如有可能,接地線的寬度應大于3mm,也可用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。進行全局布線的時候,還須遵循以下原則:

(1).布線方向:從焊接面看,元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致,布線方向最好與電路圖走線方向相一致,因生產過程中通常需要在焊接面進行各種參數的檢測,故這樣做便于生產中的檢查,調試及檢修(注:指在滿足電路性能及整機安裝與面板布局要求的前提下)。

(2).設計布線圖時走線盡量少拐彎,印刷弧上的線寬不要突變,導線拐角應≥90度,力求線條簡單明了。

(3).印刷電路中不允許有交叉電路,對于可能交叉的線條,可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆”過去,或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去,在特殊情況下如何電路很復雜,為簡化設計也允許用導線跨接,解決交叉電路問題。因采用單面板,直插元件位于top面,表貼器件位于bottom面,所以在布局的時候直插器件可與表貼器件交疊,但要避免焊盤重疊。

3.輸入地與輸出地本開關電源中為低壓的DC-DC,欲將輸出電壓反饋回變壓器的初級,兩邊的電路應有共同的參考地,所以在對兩邊的地線分別鋪銅之后,還要連接在一起,形成共同的地。

五、檢查布線設計完成后,需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則,同時也需確認所制定的規則是否符合印制板生產工藝的需求,一般檢查線與線、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生產要求。電源線和地線的寬度是否合適,在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。注意:有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之后,都要重新覆銅一次。

六、復查根據“PCB檢查表”,內容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置,還要重點復查器件布局的合理性,電源、地線網絡的走線,高速時鐘網絡的走線與屏蔽,去耦電容的擺放和連接等。

七、設計輸出輸出光繪文件的注意事項:

a.需要輸出的層有布線層(底層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(底層阻焊)、鉆孔層(底層),另外還要生成鉆孔文件(NCDrill)

b.設置絲印層的Layer時,不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Linec.在設置每層的Layer時,將BoardOutline選上,設置絲印層的Layer時,不要選擇PartType,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line。d.生成鉆孔文件時,使用PowerPCB的缺省設置,不要作任何改。