電源適配器PCB布線設計

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電源適配器PCB布線設計

隨著單片器件上集成的功能越來越多，其輸出引腳數(shù)目也大大增加，但其封裝尺寸并沒有隨之擴大。因此，加上引腳間距和阻抗因素的限制，這類器件必須采用更細的線寬。同時產(chǎn)品尺寸的總體減小也意味著用于布局布線的空間也大大減小了。在電源適配器產(chǎn)品中，底板的大小與其上器件大小相差無幾，組件占據(jù)板面積高達80%。某些高密度組件引腳交錯，即使采用具有45°布線功能的工具也無法進行自動布線。盡管45°布線工具能對某些恰成45°的線段進行的處理，但自由角度布線工具具有更大的靈活性，并能較大程度提高布線密度而被廣泛采用。
PCB布線實踐證明，即使電路原理圖設計正確，PCB設計不當，也會對電子設備的可靠性產(chǎn)生不利影響。如果PCB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；由于電源適配器、地線的考慮不周而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，因此在設計PCB的時候，應嚴格遵守其布線原則。
1.PCB布線的原則及應注意的問題
在電源適配器設計中，布線是完成產(chǎn)品設計的重要步驟，在整個PCB中，以布線的設計過程限定較高，工作量較大。各部件位置確定后，就是各部件的連線，按照電路圖連接有關(guān)引腳，進行交互式布線。

（1）電源適配器PCB布線的原則
輸入/輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行，平行容易產(chǎn)生寄生耦合、反射干擾。為了減少平行布線時的串擾，兩相鄰層的布線要互相垂直，必要時可增加印制線條間的距離；或在布線之間有意識地安插一根零伏線，作為線條之間的隔離，以免發(fā)生反饋搞合。
PCB導線的較小寬度主要由導線與絕緣基板間的黏附強度和流過它們的電流值決定，當銅箔厚度為0.05mm、寬度為1～15mm時，通過2A的電流，溫升不會高于3℃，因此導線寬度為1.5mm可滿足要求。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02～0.3mm的導線寬度。當然，只要允許，還是盡可能用寬線，尤其是電源適配器線和地線。導線的較小間距主要由較壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，可使間距小至5～8mm。強電流引線（公共地線、功放電源適配器引線等）應盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。
PCB上的線寬不要突變，導線不要突然拐角（大于等于90°）。設計布線圖時布線盡量少拐彎，力求線條簡單明了。
印制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、三極引腳下的空隙處“鉆”過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過。
阻抗高的布線盡量短，阻抗低的布線可以長一些，因為阻抗高的布線容易引發(fā)笛聲和吸收信號，引起電路不穩(wěn)定。電源適配器線、地線、無反饋組件的基極布線、發(fā)射極引線等均屬低阻抗布線。射極跟隨器的基極布線必須分開，各自成一路，直到末端再合起來，若兩路地線連來連去，極易產(chǎn)生串音，并使分離度下降。信號布線（特別是高頻信號）要盡量短，因為它們是典型的發(fā)射天線；PCB的信號接口要盡可能多地分配一些零伏線的連接腳，并均勻地將信號線分開。
要有合理的走向，如輸入/輸出、交流/直流、強/弱信號、高頻/低頻、高壓/低壓等，它們的走向應該是呈線形的（或分離），不得相互交融。其目的是防止相互干擾。較好的走向是直線，但一般不易實現(xiàn)；較不利的走向是環(huán)形。對于直流、小信號、低電壓PCB設計的要求可以低些。PCB的上下層之間布線的方向基本垂直，整個PCB的布線要均勻。
布線的方向從焊接面看，組件的排列方位盡可能保持與原理圖一致，布線方向較好與電路圖布線方向一致，因生產(chǎn)過程中通常需要在焊接面進行各種參數(shù)的檢測，這樣做便于生產(chǎn)中的檢查、調(diào)試及檢修。在保證電路性能要求的前提下，設計時應力求布線合理，少用外接跨線，并按一定順序方向要求布線，如可以由左往右和由上而下的順序進行。力求直觀，便于安裝和檢修。
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(chǎn)，間距也應盡量寬些。較小間距至少要適合承受的電壓，在布線密度較低時，信號線的間距可適當加大，對高、低電平懸殊的信號線應盡可能短且加大加大間距，一般情況下將布線間距設為8mil。

（2）電源適配器PCB布線時應注意的事項
專用零伏線、電源適配器線的布線寬度大于1mm；單面或雙面板的電源適配器線和地線應盡可能靠近，較好的方法是電源適配器線布在PCB的一面，而地線布在事PCB的另一面，上下重合，這會使電源適配器的阻抗較低。另外，整塊PCB上的電源適配器線和地線要呈“井”字分布，以便使布線的電流達到均衡。
要為模擬電路專門提供一根零伏線；為減少線間串擾，必要時可增加印制線條間距，或安插一些零伏線作為線間隔離。
PCB的插頭也要多安排一些零伏線作為線間隔離。
在PCB設計中，還要特別注意電流流過電路中的導線環(huán)路尺寸，因為這些環(huán)路相當于正在工作中的小天線，隨時隨地向空間進行輻射。特別是要注意時鐘部分的布線，因為這部分是整個電路中工作頻率較高的。
如有可能，在控制線的入口處加接RC去耦，以便消除傳輸中可能出現(xiàn)的干擾因素。

有條件做寬的線絕不做細；高壓及高頻線應圓滑，不得有尖銳的倒角，拐彎也不得采用直角。地線應盡量寬，較好使用大面積網(wǎng)格狀敷銅。
在PCB設計中，有些問題雖然發(fā)生在后期制作中，但卻是PCB設計帶來的，如過線孔太多，沉銅工藝稍有不慎就會埋下隱患，所以在設計中應盡量減少過線孔。若并行的線條密度太大，焊接時很容易連成一片，所以線密度應視焊接工藝的水平來確定。焊點的距離太小，不利于人工焊接，只能以降低工效來解決焊接質(zhì)量，否則將留下隱患，所以焊點較小距離的確定應綜合考慮焊接人員的素質(zhì)和工效。焊盤或過線孔尺寸太小對人工鉆孔不利，焊盤尺寸與鉆孔尺寸配合不當對數(shù)控鉆孔不利，容易將焊盤鉆成“C”形，重則鉆掉焊盤。在導線太細、大面積的未布線區(qū)又沒有設置敷銅時，容易造成腐蝕不均勻。即在未布線區(qū)腐蝕完成后，細導線很有可能腐蝕過頭，或似斷非斷或完全斷。所以，設置敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。

2.電源適配器正確的布線策略

（1）PCB的布線
印制導線的布設應盡可能短，設計布線圖時布線盡量少拐彎，力求線條簡單明了，在高頻回路中更應如此。印制導線的拐彎應成圓角，而直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能；在兩面板布線時，兩面的導線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導線應盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回饋，在這些導線之間較好加接地線。

（2）印制導線的寬度
布線的導線寬窄和導線間距要適中，導線寬度應以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的較小值由承受的電流大小確定，但較小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制線路中，導線寬度和間距一般可取0.3mm。導線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，單面板實驗表明，當銅箔厚度為50gm、導線寬度為1～１.5mm、通過電流2A時，溫升很小，因此，一般選用1～1.5mm寬度的導線就可能滿足設計要求而不致引起溫升。印制導線的公共地線應盡可能粗，如果可以，使用大于2～3mm的線條，這點在帶有微處理器的電路中尤為重要，因為當?shù)鼐€過細時，當流過的電流方式變化時，地電位變動，微處理器定時信號的電平不穩(wěn)，會使噪聲容限劣化。在DIP封裝的1C腳間布線，可應用10-10與12-12原則，即當兩腳間通過兩根線時，焊盤直徑可設為50mil、線寬與線距都為l0mil；當兩腳間只通過一根線時，焊盤直徑可設為64mil、線寬與線距都為12mil。電容器兩焊盤間距應盡可能與電容引線腳的間距相符，銅箔較小線寬：單面板0.3mm，雙面板0.2mm，邊緣銅箔較小為1.0mm。銅箔較小間隙：單面板0.3mm，雙面板0.2mm，銅箔與板邊較小距離為0.5mm，組件與板邊較小距離為5.0mm，焊盤與板邊較小距離為4.0mm。

（3）印制導線的間距
相鄰導線間距必須滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距也應盡量寬些。較小間距至少要滿足耐受電壓的要求。這個電壓一般包括工作電壓、附加波動電壓及其他原因引起的峰值電壓。
如果有關(guān)技術(shù)條件允許導線之間存在某種程度的金屬殘粒，則其間距就會減小。因此，在考慮電壓時應把這種因素考慮進去。在布線密度較低時，信號線的間距可適當加大，對高、低電平懸殊的信號線應盡可能短且加大間距。標準元器件兩腳之間的距離為0.1英寸（2.54mm），所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎一般就定為0.1英寸（2.54mm）或是小于0.1英寸的整倍數(shù)，如0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

（4）一般的布線方法

在正式布線之前，首先要將線路分類，主要的分類方法是按功率電平來進行，以每30dB功率電平分成若干組，見表

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| 發(fā)布時間：2019.06.10 來源：電源適配器廠家

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