电源开关PCB设计 - 北京泛华科电科技公司企业论坛 - 中国自动化企业中心

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发表人：qinye

发表时间：2019/7/8 13:21:00

本栏论题：

电源开关PCB设计 [865]

    PCB设计是开关电源的基础材料，可为电子元器件提供固定装配的机械支撑，实现电路的电气连接和电气绝缘，同时也为组装、焊接、检查和维修提供必要的装配图形和符号。

    开关电源PCB常用的印制电路板基材开关电源PCB通常采用的是刚性印制电路板基材。常用的刚性印制电路板基材如下所示。

    酚醛纸质覆铜箔板酚醛纸质覆铜箔板又称纸质铜箔板。它是由绝缘浸渍纸或棉纤维纸浸以酚醛树脂，在两表面覆上单张的无碱玻璃布，然后覆以电解紫铜箔，经热压而成的板状层压制品。酚醛纸质覆铜箔板的电气性能和机械性能较差。酚醛树脂的最大缺点是易吸水，一旦吸水后，电气性能就会降低。另外，酚醛纸质覆铜箔板的工作温度不宜超过100℃，达到120℃以上会使其电性能不稳定。但由于酚醛纸质覆铜箔板的价格便宜，故在民用和一般产品中仍获得了广泛应用。

    环氧酚醛玻璃布覆铜箔板环氧酚醛玻璃布覆铜箔板的基板全部用无碱玻璃布浸以环氧酚醛树脂，然后再覆以电解紫铜箔，经热压而成。环氧酚醛玻璃布覆铜箔板是优良的印制电路板材料，受潮湿的影响小，能工作在较高的温度，在260℃熔锡中浸焊不起泡，可以在环境条件较差的电路和高频电路中使用。单双面的环氧酚醛玻璃布覆铜箔板是开关电源比较常用的印制电路板，具有比较适中的性能价格比。常见的这类印制电路板的厚度为0.5mm、1mm、1.5mm和2mm。在开关电源中，较少使用多层印制电路板。

    聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板采用无碱玻璃布浸渍聚四氟乙烯分散乳液作为基板，覆上经氧化处理处后的电解紫铜箔，经高温、高压压制而成。聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板具有优良的介电性能和化学稳定性，介质损耗小，是一种耐高温、高绝缘性能的材料。它的工作温度较宽，在-230～+260℃之间。它在200℃以下可长期使用，在300℃以下可间断使用；对于所有酸、碱及化学溶剂有较好的惰性。但这种材料的价格昂贵，主要用在军工和高频微波设备中，在一般的开关电源中几乎不用。制导线电阻造成的电压降。一条宽度为1mm，厚度为50μm的印制导线的电压降。印制导线的电压降，覆铜箔板的绝缘电阻和抗电强度覆铜箔板的绝缘电阻和抗电强度。覆铜箔板的绝缘电阻覆铜箔板的抗电强度。

    　开关电源PCB布局的一般原则小型、高速和高密度化是开关电源的产品发展方向，由此导致的产品电磁兼容问题变得越来越严重，而一个好的开关电源的PCB设计是解决开关电源电磁兼容问题的关键之一。在开关电源中，PCB是开关电源的电气部件和机械部件的载体。

    在PCB上，按照一定要求，将元器件合理地布局是设计符合要求的PCB的基础。由于设计人员的设计经验不同，同一个电路可以有许多不同的PCB布局方案，不同的方案在抑制射频辐射干扰、保障器件的可靠性、提高开关电源的工作效率和稳定性上会有很大差异。一个好的PCB布局方案能使设计出来的开关电源满足产品的电气性能要求，并稳定可靠工作；反之，则不能达到设计目标。在开关电源的设计过程中，开关电源的电路设计与PCB布局和走线同样重要。

    一个好的开关电源PCB布局方案的要求如下所示。

    ① 能够保证达到开关电源的技术指标（包括电性能指标、安全性能指标及电磁兼容性能指标）要求。
    ② 生产工艺合理，元器件便于安装，产品便于维护。在进行开关电源的PCB布局时，通常要求遵守以下一般原则。
    ① 按照电原理图来安排各功能电路的位置和区域，根据信号的流向（一般为交流电源的输入滤波部分→高压整流和滤波部分→高频逆变部分→低压整流输出部分）布局，尽量使信号保持方向一致，使信号流通顺畅。这样的布局也便于在生产过程中检查、调试及检修产品。
    ② 确定合适的开关电源PCB的尺寸。出于成本的考虑，在一般的开关电源中通常都使用单层或双层印制电路板。随着开关电源工作频率的提高，开关电源线路越来越复杂，单层板和双层印制电路板的电磁兼容问题也越来越突出。 PCB的尺寸会给PCB的走线长度、发热元器件的散热、电磁骚扰的发射等带来影响。PCB的走线过长，会使线路的阻抗增加，电磁骚扰的发射增加，抗干扰能力减弱；反之，PCB的尺寸过小，则会使开关电源发热部分的散热不好，邻近线条间的相互干扰增加。 PCB的最佳形状是矩形，推荐的长宽比为3:2或4:3。当PCB的尺寸大于200mm×150mm时，应当考虑它的机械强度。
    ③ 在开关电源PCB的尺寸确定后，需要确定与PCB和整机结构相配合的元器件（如电源插座、指示灯和接插件等）的位置，以及开关电源中的大器件和特殊器件（如高频变压器、发热元器件和集成电路等）的位置。
    ④ PCB上的元器件可以采用水平和直立两种安装方式，在同一块PCB上的元器件安装方式应当一致。对于体积较大的元器件（如大功率的线绕电阻，3W以上），应该采用水平方式安装，避免局部安装的高度过高及机械抗振性能变差。对于质量超过15g的元器件，不能仅仅依靠元器件本身的引线进行安装，需要采用支架来固定。
    ⑤ 对于发热比较大的器件，将其安装在PCB表面时必<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

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