PCB技術 - Power PCB的設計流程與技巧

在任何電源設計中，PCB板的物理設計都是一個環節。如果設計方法不當，PCB可能會輻射過多的電磁干擾，導致電源不穩定。下面對每一步的注意事項進行分析。

電源板

1 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>手動佈局>手動接線>驗證設計>複檢>凸輪輸出。

2 參數設置

相鄰導體之間的距離必須滿足電氣安全要求，間距應盡可能寬，以利於操作和生產。小間距至少應該適合電壓承受。當佈線密度較低時，可適當增加信號線間距。對於高低電平相差較大的信號線，間距應盡量短，間距應加大。一般線路間距應設置為8mil。

焊盤內孔邊緣與PCB邊緣的距離應大於1mm，這樣可以避免加工過程中出現焊盤缺陷。當與焊盤相連的佈線較細時，焊盤與導線的連接應設計成水滴狀。這樣做的好處是焊盤不易剝落，但佈線與焊盤不易斷開。

3. 組件佈局

實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印刷電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性產生不利影響。

例如，如果印刷電路板的兩根平行細線相互靠近，就會形成信號波形的延遲，在傳輸線的末端會形成反射噪聲；電源和地線考慮不周造成的干擾會降低產品的性能。因此，在印刷電路板的設計中，要注意正確的方法。

電源開關和整流器的交流電路中含有高幅值梯形電流。這些電流的諧波成分很高，其頻率遠大於開關的基頻。峰值幅度可高達連續輸入/輸出直流電流幅度的5倍，過渡時間通常約為50 ns。

這兩個電路容易產生電磁干擾，因此這些交流電路必須在電源中的其他印製線路之前鋪設。各電路的濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應相鄰放置，並調整元件位置，使它們之間的電流路徑盡可能短。

4 接線

開關電源含有高頻信號。PCB上的任何印刷線都可以起到天線的作用。印製線的長度和寬度會影響其阻抗和感抗，從而影響頻率響應。甚至通過直流信號的印刷線路也可以耦合到來自相鄰印刷線路的射頻信號並導致電路問題（甚至再次輻射干擾信號）。

因此，所有通過交流電流的印製線路應設計得盡可能短而寬，這意味著連接到印製線路和其他電源線的所有組件必須靠近放置。

印製線的長度與其電感和阻抗成正比，而其寬度與其電感和阻抗成反比。長度越長，印刷電路可以發射和接收電磁波的頻率越低，它輻射的射頻能量就越多。

根據印製電路板電流的大小，盡量租用電源線的寬度，以降低迴路電阻。同時，使電源線和地線的方向與電流方向一致，有助於增強抗噪聲能力。

接地是開關電源四個電流迴路的最底層。它作為電路的公共參考點起著重要的作用。是控制干擾的重要方法。因此，在佈局時應仔細考慮接地線的放置。各種接地線混用會導致電源運行不穩定。

5 檢查

佈線設計完成後，需要仔細檢查佈線設計是否符合設計師制定的規則，同時還要確認制定的規則是否符合PCB生產工藝的要求。一般需要檢查線與線、線到元件焊盤、線到通孔、元件焊盤到通孔、通孔到通孔的距離是否合理，是否符合生產要求。

電源線和地線的寬度是否合適，PCB中是否有可以加寬地線的地方。注意：有些錯誤可以忽略。比如有些連接器的部分輪廓放在板框外面，檢查間距就會有誤差。此外，在修改佈線和過孔後，應重複覆銅。

根據《PCB Checklist》，內容包括設計規則、層定義、線寬、間距、焊盤和過孔設置，以及器件佈局的合理性、電源和地線網絡的佈線、電路板的佈線和屏蔽。高速時鐘網絡，去耦電容的放置和連接等。

6 設計輸出

輸出照片文件的注意事項：

輸出層包括佈線層（底層）、絲印層（包括頂層絲印和底層絲印）、阻焊層（底層阻焊）、鑽孔層（底層）。另外生成鑽孔文件（NC鑽孔）；

設置絲印層層數時，不要選擇零件類型，選擇頂層（底層）和絲印層的輪廓、文字和線條；

設置每一層的層時，選擇板輪廓。設置絲印層圖層時，不要選擇零件類型，選擇頂層（底層）和絲印層的輪廓和文字。