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PCB技術

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【基板配線板メーカー】電源基板配線板設計指針を提供する
2021-08-09
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1.電源基板安全距離の要件安全距離の一部には、電気的クリアランス(空間距離)、沿面距離(沿面距離)、および絶縁貫通距離が含まれます。


    1.電気的クリアランス:2つの隣接する導体または導体と隣接するモーターケーシングの表面との間の空気に沿って測定された最短距離。

    2.沿面距離:2つの隣接する導体または1つの導体と、絶縁面に沿って測定された隣接するモーターケーシングの表面との間の最短距離。


一.沿面距離と逃げ距離の要件については、NE61347-1-2-13 /GB19510.14を参照してください。

(1)沿面距離:入力電圧が50V-250Vの場合、ヒューズ前のL-Nは2.5mm以上、入力電圧が250V-500Vの場合、ヒューズ前のL-Nは5.0mm以上。電気的クリアランス:入力電圧が50V-250Vの場合、ヒューズの前、L-N≥1.7mm、入力電圧が250V-500Vの場合、ヒューズの前、L-N≥3.0mm、ヒューズの後、要件ですが、電源への短絡による損傷を避けるために、一定の距離を保つようにしてください。

(2)、一次側のACからDCへの部品≥2.0mm

(3)、一次側の接地から接地など、一次側の直流接地から接地≥4.0mm  

(4)、オプトカプラー、Yコンデンサー、および足の間隔が6.4mm以下の他のコンポーネントなど、6.4mm以上の一次側から二次側にスロットを付ける必要があります。

(5)変圧器の2つのレベルが6.4mm以上、8mm以上の強化絶縁。


電源基板配線板設計

2.干渉防止、EMC部分


一.長蛇の列の干渉防止

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図2では、PCBレイアウト中、駆動抵抗R3はQ1(MOSチューブ)の近くにあり、電流サンプリング抵抗R4とC2はIC1の4番目のピンの近くにある必要があります。図1に示すように、Rは高インピーダンスラインを短くするために、オペアンプにできるだけ近づけてください。オペアンプの入力端はインピーダンスが高いため、干渉を受けやすくなっています。出力端はインピーダンスが低く、干渉を受けにくいです。長い線は受信アンテナに相当し、外部干渉が発生しやすいです。

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図3のAで植字する場合、R1とR2はトランジスタQ1の近くに配置する必要があります。Q1の入力インピーダンスが非常に高く、ベースラインが長すぎるため、干渉を受けやすいため、R1とR2を配置しないでください。 Q1から遠く離れています。

図3のBで植字する場合、Q2トランジスタの入力インピーダンスが非常に高いため、C2はD2に近い必要があります。


二.小信号トレースは、大電流トレースから可能な限り離す必要があります。並列は避けてください。D> = 2.0mm。

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三.小信号線処理:回路基板の配線を集中させて、レイアウト面積を減らし、干渉防止能力を向上させてください。

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四.電流ループ配線により、囲まれた領域が最小限に抑えられます。

例:電流サンプリング信号線とフォトカプラからの信号線


五.光電子結合装置は干渉しやすいため、大電流配線、変圧器、高電位脈動装置など、強い電界および磁界のある装置から遠く離れている必要があります。


六.複数のICなどの電源は、Vccとアース線に注意してください。

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複数のポイントを直列にグランドに接続し、互いに干渉します。


七.ノイズ要件


  1. 以下に示すように、高周波パルス電流で囲まれた領域を可能な限り最小化します(図1および図2)。

電源基板配線板設計

一般的なレイアウト方法

電源基板配線板設計

2.フィルタコンデンサは、図2に示すように、スイッチチューブまたは整流ダイオードにできるだけ近く、C1はQ1にできるだけ近く、C3はD1にできるだけ近くする必要があります。

3.パルス電流が流れる領域は、入力および出力端子から遠く離れており、ノイズ源を入力および出力ポートから分離します。

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図三:MOSチューブとトランスが入口に近すぎて、電磁放射エネルギーが入力端子に直接作用するため、EMIテストは失敗します。

図四:MOSチューブとトランスが入口から遠く離れている電気および磁気放射エネルギーと入力端子の間の距離が大きくなり、入力端子に直接作用できないため、EMI伝導が通過する可能性があります。


4.制御ループは電源ループから分離され、図5に示すように、シングルポイント接地方式が採用されています。

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制御IC周辺の部品をICのグランドピンに接続し、グランドピンから大容量グランドに接続します。フォトカプラの3番目のピンはICの最初のピンに接続され、4番目のピンはICの2番目のピンに接続されます。


5.必要に応じて、出力フィルタインダクタをグランドループに配置できます。

6. ESRの低い複数のコンデンサを使用して、並列にフィルタリングします。

7.低インダクタンス、低抵抗の配線には銅箔を使用してください。隣接するものの間に過度に長い平行線があってはなりません。:≤直角)。(同じ電流ループの並列ルーティングにより、干渉防止機能を強化できます)


八.干渉防止要件

1.高周波成分間の配線を可能な限り短くし、それらの分布パラメータと相互電磁干渉を減らすようにしてください。干渉を受けやすい成分は、強い干渉成分と互いに近すぎないようにしてください。入力および出力成分可能な限り遠くにある必要があります。

2.一部のコンポーネントまたはワイヤ間には高い電位差がある可能性があり、放電によって引き起こされる偶発的な短絡を回避するために、それらの間の距離を大きくする必要があります。

3.全体的なレイアウトとルーティングの原則


1つ、全体的なレイアウト図3


  1. 放射フィンは均等に分散されており、空気経路は十分に換気されています。

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図一:ヒートシンクは風の経路を遮断しますが、これは熱放散を助長しません。

図二:良好な換気は熱放散に適しています。


2.熱の影響を受けないように、コンデンサ、ICなどと熱コンポーネント(ヒートシンク、整流器ブリッジ、フリーホイールインダクタ、電力抵抗器)の間の距離を保ちます。

3.電流ループ:ねじ切りの便宜のために、リード穴の距離が遠すぎたり近すぎたりしないようにしてください。

4.入出力、AC /ソケットは、2本のワイヤーの同じ長さに適合し、一定のスペースマージンを残し、プラグコードのバックルの位置に注意し、プラグの抜き差しが容易で、出力ワイヤーの穴がきれいである必要があります。 、そしてワイヤーはよく溶接されています。

5.組み立て工程をできるだけ簡素化するために、部品同士が接触したり、MOSチューブと整流器チューブのネジ位置が接触したり、圧力ストリップが他の要素に接触したりすることはできません。図3に示すように:


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6.温度スイッチ、サーミスタ...を除いて、温度に敏感な主要コンポーネント(ICなど)は加熱コンポーネントから遠く離れている必要があり、発熱量の多いコンポーネントは、コンデンサやその他のコンポーネントに影響を与えるコンポーネントから一定の距離にある必要があります。機械全体の寿命。

7.ポテンショメータ、調整可能なインダクタンス、可変コンデンサ、マイクロスイッチなどの調整可能なコンポーネントのレイアウトについては、マシン全体の構造要件を考慮する必要があります。外部調整の場合、その位置は上の調整ノブの位置と一致する必要があります。シャーシパネル。

8.プリント基板の位置決め穴ブラケットが占める位置は予約しておく必要があります。

9.回路基板の端にあるコンポーネントは、通常、回路基板の端から2mm以上離れています。

10.出力線、ランプ線、ファン線は、パネルに対応する同じ極性で、できるだけ一列に配置する必要があります。

11.一般的なレイアウト:小さなボードは高電圧に接続されておらず、高電圧コンポーネントは大きなボードに配置されています。特別な状況がある場合は、安全規制を考慮する必要があります。図4に示すように、R1とR2を大きなボードに配置し、低電圧ラインを導入します。

12.プライマリヒートシンクは、シェルから5mm以上の距離を保つ必要があります(マイラーフィンを除く)。


13.ボードをレイアウトするときは、リバースコンポーネントの高さに注意してください。

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14.一次および二次Yコンデンサとトランスコアの安全規制に注意してください。


第二に、ユニット回路のレイアウト要件


1.各機能回路ユニットの位置を回路の流れに合わせて配置し、信号の循環に便利なレイアウトにし、信号ができるだけ同じ方向に保たれるようにします。

2.各機能回路のコアコンポーネントを中心として、その周囲に配置します。コンポーネント間の接続リードを最小限に抑えて短くするために、コンポーネントをPCB上にコンパクトに均等かつ整然と配置する必要があります。

3.高周波で動作する場合は、部品の分布パラメータを考慮する必要があります。一般的に、回路は可能な限り並列に配置する必要があります。これは、美しいだけでなく、取り付けとはんだ付けが簡単で、大量生産が容易です。 。


三、配線の原則


1.入力端子と出力端子に使用するワイヤは、並列に隣接してできるだけ避けてください。フィードバック結合を避けるために、ワイヤ間にアース線を追加することをお勧めします。

2.トレースの幅は、主にワイヤと絶縁基板間の接着強度とそれらを流れる電流値によって決まります。銅箔の厚さが50μm、幅が1mmの場合、1Aの電流が流れると温度上昇は3℃以下になります。これに基づいて、2オンス(70μm)の厚さの銅箔が流れることができると推定されます。 1.5Aの電流と温度上昇は1mm幅です。3℃を超えてはなりません(注:自然冷却)。

3.入力制御ループ部分と出力電流および制御部分の間の電気的ギャップの幅(つまり、小電流トレース間の距離と出力トレース間のそれぞれの距離):0.75mm--1.0mm(Min0 .3mm)。その理由は、銅箔とパッドが近すぎると短絡しやすく、電気干渉の悪影響も発生しやすいためです。

4. ROUTE線の角は一般に円弧状であり、直角と鋭角は高周波回路の電気的性能に影響を与えます。


5.線電流の大きさに応じて、ループインピーダンスを低減するために電力線をできるだけ太くする必要があります。同時に、電力線と接地線の方向をデータ伝送方向と一致させ、低減します。囲まれた領域、およびアンチノイズ能力を強化するのに役立ちます。

A:次の図に示すように、ほとんどのラジエーター接地は、ノイズ抑制機能を向上させるためにシングルポイント接地も採用しています。

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変更前:多点接地は磁界ループを形成し、EMIテストは不適格です。

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変更後:磁界ループのない一点接地、EMIテストはOKです。


七.フィルターコンデンサの配線


A:ノイズとリップルはフィルターコンデンサーによって完全にフィルターで除去されます。

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B:リップル電流が大きすぎると、複数のコンデンサが並列に接続され、リップル電流が最初のコンデンサを通過します。リップル電流が大きすぎると、複数のコンデンサが並列に接続され、リップル電流が最初のコンデンサを通過します。最初のコンデンサよりも多くの熱を発生します。2番目と3番目のコンデンサは非常に損傷しやすいです。配線するときは、各コンデンサにリップル電流をできるだけ分配するようにしてください。配線は図Aと図Bに示すとおりです。スペースが許せば、図Bを使用してルーティングすることもできます。

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8.高圧高周波電解コンデンサのピンには、下図のようにリベットがあり、最上層の銅箔との距離を保ち、安全規制を遵守する必要があります。

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9.信号トレースが弱く、インダクタ、電流ループ、その他のデバイスの下をトレースしないでください。

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電流サンプリングラインの量産中に、回路の磁気コアと銅箔が衝突し、誤動作を引き起こしました。


10.高圧線を金属皮膜抵抗器の下に通さないでください。また、低電圧線はできるだけ抵抗器の中央に配置する必要があります。抵抗器が破損すると、下の銅線と簡単に短絡します。 。


11.キャシー

A:電力線の銅箔の狭い部分にスズを追加します。

B:RC吸収回路は、大電流の錫メッキが必要なだけでなく、熱放散にも適しています。

C:熱放散のために熱要素の下にスズが追加されています。スズはパッドを押すことができません。


12.信号線は、変圧器、ヒートシンク、およびMOSピンを通過できません。


13.出力が重畳されている場合は、差動モードインダクタのフロントコンデンサをフロントグランドに接続し、差動モードインダクタの後のコンデンサを出力グランドに接続します。

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14.高周波パルス電流流路の面積

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A:高周波パルス電流で囲まれる領域は極力小さくしてください。上図の5つのループで囲まれる領域は極力小さくしてください。

B:電力線と接地線をできるだけ近づけて、囲まれた領域を減らし、それによって外部磁場ループの切断によって引き起こされる電磁干渉を減らし、ループの外部電磁放射を減らします。

C:バルクコンデンサはMOS管にできるだけ近づけ、出力RC吸収回路は整流管にできるだけ近づける必要があります。

D:下図のように、電源線とアース線の配線は、ループ抵抗を減らすためにできるだけ太く短くし、角を滑らかにし、線幅が急激に変化しないようにする必要があります。

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E:パルス電流が流れる領域は、ノイズ源をコンセントから分離するために、入力端子と出力端子から遠く離れています。

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F:発振フィルタのデカップリングコンデンサはICのアースに近く、アース線は短くする必要があります。

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14:マンガン銅線垂直変圧器コアI字型インダクタンス電力抵抗ヒートシンク磁気リングは、ワイヤーの最初の層を実行できません。


15:スロットと配線の銅箔の間の距離は10MIL以上である必要があります。上部および下部の金属部品の安全規則に注意してください。

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16.駆動トランス、インダクタンス、および電流ループは、同じ名前である必要があります。


17.両面ボードは通常、高電流トレースでビアを追加します。ビアは、電流容量を増やすために錫メッキする必要があります。


18.単一のパネルでは、ジャンパーが他のコンポーネントに触れないようにする必要があります。ジャンパーが高電圧コンポーネントに接続されている場合は、低電圧コンポーネントから一定の安全距離を保つ必要があります。同時に、ヒートシンクから1mm以上の距離を保ってください。


4、ケース分析

スイッチング電源のサイズはますます小さくなり、その動作周波数はますます高くなり、内部コンポーネントの密度はますます高くなっています。これには、PCB配線にますます厳しい干渉防止要件が必要です。いくつかのケースの配線では、問題と解決策は次のとおりであることがわかります。


1.全体的なレイアウト:

ケース1は6層基板です。最初のレイアウトは、コンポーネント側の制御部分とはんだ側の電源部分です。デバッグ中に、干渉が非常に大きいことがわかりました。その理由は、 PWM ICとオプトカプラーは、次のように不合理です。

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上図のように、PWM ICとフォトカプラはMOS管の下に配置されており、その間には2.0mm PCBの層しかありませんが、MOS管はPWM ICと直接干渉し、次のように改良されています。

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PWM ICとオプトカプラーを取り外してください。その上に脈動成分が流れていません。


2.配線の問題:

ループに囲まれた領域を減らし、干渉を回避するために、パワートレースは可能な限り短くします。小さな信号線には、電流ループなどの小さな周囲領域があります。

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ラインAとラインBでカバーされる領域が大きいほど、受信する干渉が大きくなります。フィードバック回路であるため、AラインとBラインがカバーする領域が大きいほど、受ける干渉が大きくなります。これはフィードバック結合であるため、フィードバックラインは短くする必要があり、脈動信号が交差したり平行になったりすることはありません。

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PWM ICチップの電流サンプリングラインと駆動ライン、および同期信号ラインは、可能な限り遠くに配線する必要があります。並列に配線することはできません。そうしないと、互いに干渉します。原因:現在の波形は次のとおりです。


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PWMICの駆動波形と同期信号の電圧波形は次のとおりです。

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4.熱設計部品

1.小さなボードはトランスに近すぎないようにしてください。

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スモールボードがトランスに近すぎるため、スモールボード上の半導体コンポーネントが熱の影響を受けやすくなります。

2.大面積の銅箔の使用は避けてください。そうしないと、長時間加熱すると簡単に発生します。2。大面積の銅箔の使用は避けてください。そうしないと、簡単に発生します。長時間加熱すると、銅箔と基板の密着を解消します。混合物を加熱することで発生する揮発性ガス。


5.プロセス処理部分

1.各PCBで、スズ炉の方向を矢印でマークする必要があります。

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2.レイアウト中、DIPパッケージICの配置方向は、下図のように平行ではなく、はんだ付け炉を通る方向に対して垂直である必要があります。レイアウトが難しい場合は、ICを水平に配置できます(逆に、SOPパッケージICの配置方向はDIPの配置方向と同じです)。

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3.配線方向は水平または垂直です。垂直から水平に入るには45度かかります。

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4.丸いパッドへの銅箔の幅が丸いパッドの直径よりも小さい場合は、ティアドロップを追加する必要があります。以下に示すように:

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5.配線は、クロックライン、低レベル信号ライン、およびすべての高周波ループの短い配線に特に注意して、できるだけ短くする必要があります。

6.アナログ回路とデジタル回路のアース線と電源システムは完全に分離する必要があります。

7.プリント回路基板上に大面積のアース線と電源線の領域(500平方ミリメートル以上)がある場合は、ウィンドウを部分的に開く必要があります。以下に示すように:

8.水平に挿入されたコンポーネント(抵抗、ダイオードなど)のピン間の中心は、300mil、400mil、および500milで濡れている必要があります。(必要がなければ、240milも使用できますが、IN4148ダイオードまたは1 / 16W抵抗器で使用できます。1/ 4W抵抗器は10.0mmから始まります)ジャンパーピン間の中心距離は、200mil、300mil、500mil、600milで濡れている必要があります。 、700mil、800mil、900mil、1000mil。

9.PCBボードの放熱穴の直径は140ミルを超えてはなりません。

10.基板にΦ12より大きい穴または12MMの正方形の穴がある場合は、下図に示すように、はんだが流出しないように穴カバーを作成する必要があります(穴は1.0MMです)。

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11. PCBボード上のSMDコンポーネントの配置精度を向上させるために、PCBボードにはキャリブレーションマーク(MARKS)が装備されている必要があり、各ボードには少なくとも2つのマークが必要です。これらはそれぞれPCBAセットに設定されます。以下に示すように、斜めの角の:

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12. SMDコンポーネントのピッチ:

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13.SMDコンポーネントと電気プラグコンポーネントのピンの間の距離。次の2つの写真に示すように:

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14. SMDデバイスのピンが広い領域の銅箔に接続されている場合、次の図に示すように、断熱が必要です:

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15.コンポーネントパッドの中心の穴は、デバイスのリード線の直径よりわずかに大きいです。パッドが大きすぎると、仮想はんだを形成しやすくなります。パッドDの外径は通常(d)以上です。 +1.2)mm、dはリード径です。デジタル回路の場合、パッドの最小直径は(d + 1.0)mmにすることができ、開口部が2.5mmを超えるパッドは適切に拡大する必要があります。コンポーネントはきちんと配置され、可能な限り同じ方向に配置されます

16. PCBボード上のパッチコンポーネントの長軸線は、壊れにくいように、PCBボードの長軸線に垂直な方向にできるだけ配置する必要があります。


記事は(www.ipcb.jp)から愛彼回路は専門の高精密回路基板開発生産メーカーで、4-46層回路基板、回路基板、HDI回路基板、プリント基板、ICパッケージ基板、ICテスト板、多層回路基板、混圧回路を量産することができる基板、高周波回路基板、FPCB基板などです。