开关电源PCB设计

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其实对于一个开关电源工程师而言 PCB的绘制其实是对一款产品的影响至关重要的部分，如果你不能很好的Layout的话，整个电源很有可能不能正常工作，最小问题也是稳波或者EMC过不去

 

 

这是别人家的成品开关电源，模组，我会以这个电源模组的设计重点给大家讲一些点的。

 

经验一，安规走线间距

 

这个是写在协议里面的，如果你不按照这个做，耐压测试一定是过不了的，因为高电压，会直接空气击穿。

 

注意保险丝之前的距离是比较远的，要求3mm以上，这就是为啥保险丝都会放在电路最前端的原因。

 

第二个要注意的是就算安规没有写，如果两根走线太近，正常工作也依然会击穿的，两根1mm间距的PCB外层耐压是200V 所以一般220v交流或者310V直流的走线距离至少2mm以上，我一般都是在2.5mm以上的。

 

 

 

这些器件都是有安规要求的，说白了，就是两个器件有最小尺寸需求的，太小的器件其实是不可能过安规的，能明白吗？这就是所谓的开关电源PCB工程师实质上是带着镣铐在跳舞的原因。

 

开关电源变压器的骨架，同样是为了符合安规所以要有严格的把关。尤其是初级，到次级的距离，小功率变压器是必须飞线的。

 

 

飞线的长度也要被管控，如果飞线太短，耐压可能会受到影响，而如果飞线太长，会有可能对外辐射电磁信号，EMC过不了，所以需要在规格书里面详细写清楚，PCB绘制的时候，飞线的焊盘一定要注意，不能太妖孽。

 

 

经验二，电流走向。

 

这个其实很少有真的被提及，其实原因也很简单。很多人不注意啊。

看着两个设计，这部分RV1压敏电阻到后面x2电容之间，为啥走线为啥故意这样走，而不是直接覆铜全部短接？

 

注意这里保险丝之后，接压敏电阻VR1再接x2电容的走线，完全是绕了一个弯这是为什么？

 

理由很简单，不让电流在PCB上面有回头路可以走。电流只走阻抗最小的部分，如果直接覆铜，必经的元器件就有可能会被跳过，所以这样做不可以。

 

同样的，这里的电解电容，一样是为了避免电流绕过必经的电容，直接流到负载上。

虽然画法不同，但是实际起到的作用是一样的。

 

这就是一个错误的案例，红色L火线先接了共模电感，再接的x2电容，共模电感到x2电容的这段线就会产生一个奇妙的现象，电流来回走，变成了一根天线，x2电流充电的时候，导线内部电流是正向，电容放电的时候，导线内部的电流是反向的，这不是天线是什么？

 

经验三，最小高压主电流回路

所谓的最小高压主电流回路，说的就是最后一个高压滤波电容和变压器初级，与高压mos管之间形成的回路。这个回路由于要经过高压脉冲电信号，必定会产生严重电磁辐射，而我们能改善的唯一手段就是减小环路面积，这个环越小，天线就越小，辐射就越少。

 

 

这就是实际布线时候的布局，大家可以参考一下，JT1是飞线，直接把310V正电压引入了变压器。

 

经验四，独立电压采样走线。

开关电源的采样电压一定要和开关电源的大电流走线分开。要从开关电源输出电源的最末端去独立拉线采样，这样可以避免负载电流对采样线上形成的干扰

采样电路在最末端。直接从负载输出端取电压，采样走线上不走大电流。避免了各种采样误差。

 

 

经验五 PCB载流能力

众所周知PCB的过电流能力是有限的，但是PCB上的电流究竟能过多少呢？

上面这个表格可以给你一个详细的参考。看过表格，你应该知道了对于小功率开关电源而言，高压侧的走线完全没有必要搞的很粗，除非是为了为器件提供散热，否则1mm一般是足够的，最多2mm多数情况都能够胜任了。

但是对于低压侧，大电流怎么办？

一方面是增加线宽，一方面是通过去掉部分阻焊层，并在钢网层制造窗口，让导线上锡水。导线的载流能力就会得到相应的增加。（注意一定要在Paste钢网层开孔，否则不会真的上焊锡的，切记切记）

 

经验六，PCB过孔散热的技巧

许多时候我们需要通过PCB线路板来散热，这个时候我们会打一些过孔，然后把热量传递到PCB的反面去。这时候有一个小技巧，那就是孔塞可以增加热传导的效率，但是孔塞有一个常见最大孔塞直径，一般是过孔直径不大于0.45mm、我保险一点一般都是取0.4mm直径

 

经验七 放电管的绘制

 

一般在开关电源的高压侧与低压侧之间会有一个放电管，用来释放静电。

许多工程师都会最后在PCB Layout的时候手工绘制。

而我的建议是直接做成一个封装，然后和PCB关联调用，这样不会破坏PCB的联动性。

 

只是说你需要绘制两个异形封装罢了。还算比较容易。

注意这里只需要去掉阻焊层，千万不要在中间绘制钢网层，因为这里是不需要上锡的，只有焊盘需要上锡

 

 

 

最后的经验是元器件封装。

一般而言，元器件一律按照IPC-SM-782A封装标准制作，对于个别需要承受高压的采样电阻单独对待，因为电阻焊盘之间的间距和耐压有关，所以焊盘需要适当拉开一些，但是同时又不能拉的太开，避免不必要的焊接不良率。

 

这是控制器用来直接连接高压的采样分压电阻，如果间距不符合要求，很有可能就会耐压不够击穿。贴片电阻器也是有耐压的，明白了吗？不过耐压不够就要加大封装。

 

 

 

 

这些差不多就是我在开关电源设计时候的，全部PCB绘制经验了。

 

说实话，开关电源的绘制一路被人忽悠过来，这里面半桶水的人太多了，很多都是玄学，而我说的这些都是相对来说我认为靠谱的，试验后验证过的经验，这也是那些开关电源制作大牛们的血泪教训，很多时候他们当然不希望别人知道，这也没有办法，今天我分享出来就是希望能有更少的人去走这些弯路。能给后人一些帮助。