电源适配器PCB布线设计

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电源适配器PCB布线设计

随着单片器件上集成的功能越来越多，其输出引脚数目也大大增加，但其封装尺寸并没有随之扩大。因此，加上引脚间距和阻抗因素的限制，这类器件必须采用更细的线宽。同时产品尺寸的总体减小也意味着用于布局布线的空间也大大减小了。在电源适配器产品中，底板的大小与其上器件大小相差无几，组件占据板面积高达80%。某些高密度组件引脚交错，即使采用具有45°布线功能的工具也无法进行自动布线。尽管45°布线工具能对某些恰成45°的线段进行完美的处理，但自由角度布线工具具有更大的灵活性，并能最大程度提高布线密度而被广泛采用。
PCB布线实践证明，即使电路原理图设计正确，PCB设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。如果PCB两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源适配器、地线的考虑不周而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此在设计PCB的时候，应严格遵守其布线原则。
1.PCB布线的原则及应注意的问题
在电源适配器设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，工作量最大。各部件位置确定后，就是各部件的连线，按照电路图连接有关引脚，进行交互式布线。

（1）电源适配器PCB布线的原则
输入/输出端用的导线应尽量避免相邻平行，平行容易产生寄生耦合、反射干扰。为了减少平行布线时的串扰，两相邻层的布线要互相垂直，必要时可增加印制线条间的距离；或在布线之间有意识地安插一根零伏线，作为线条之间的隔离，以免发生反馈搞合。
PCB导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的黏附强度和流过它们的电流值决定，当铜箔厚度为0.05mm、宽度为1～15mm时，通过2A的电流，温升不会高于3℃，因此导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.02～0.3mm的导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线，尤其是电源适配器线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5～8mm。强电流引线（公共地线、功放电源适配器引线等）应尽可能宽些，以降低布线电阻及其电压降，可减小寄生耦合而产生的自激。
PCB上的线宽不要突变，导线不要突然拐角（大于等于90°）。设计布线图时布线尽量少拐弯，力求线条简单明了。
印制电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决，即让某引线从别的电阻、电容、三极引脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过。
阻抗高的布线尽量短，阻抗低的布线可以长一些，因为阻抗高的布线容易引发笛声和吸收信号，引起电路不稳定。电源适配器线、地线、无反馈组件的基极布线、发射极引线等均属低阻抗布线。射极跟随器的基极布线必须分开，各自成一路，直到末端再合起来，若两路地线连来连去，极易产生串音，并使分离度下降。信号布线（特别是高频信号）要尽量短，因为它们是典型的发射天线；PCB的信号接口要尽可能多地分配一些零伏线的连接脚，并均匀地将信号线分开。
要有合理的走向，如输入/输出、交流/直流、强/弱信号、高频/低频、高压/低压等，它们的走向应该是呈线形的（或分离），不得相互交融。其目的是防止相互干扰。最好的走向是直线，但一般不易实现；最不利的走向是环形。对于直流、小信号、低电压PCB设计的要求可以低些。PCB的上下层之间布线的方向基本垂直，整个PCB的布线要均匀。
布线的方向从焊接面看，组件的排列方位尽可能保持与原理图一致，布线方向最好与电路图布线方向一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，这样做便于生产中的检查、调试及检修。在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求布线合理，少用外接跨线，并按一定顺序方向要求布线，如可以由左往右和由上而下的顺序进行。力求直观，便于安装和检修。
相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能短且加大加大间距，一般情况下将布线间距设为8mil。

（2）电源适配器PCB布线时应注意的事项
专用零伏线、电源适配器线的布线宽度大于1mm；单面或双面板的电源适配器线和地线应尽可能靠近，最好的方法是电源适配器线布在PCB的一面，而地线布在事PCB的另一面，上下重合，这会使电源适配器的阻抗最低。另外，整块PCB上的电源适配器线和地线要呈“井”字分布，以便使布线的电流达到均衡。
要为模拟电路专门提供一根零伏线；为减少线间串扰，必要时可增加印制线条间距，或安插一些零伏线作为线间隔离。
PCB的插头也要多安排一些零伏线作为线间隔离。
在PCB设计中，还要特别注意电流流过电路中的导线环路尺寸，因为这些环路相当于正在工作中的小天线，随时随地向空间进行辐射。特别是要注意时钟部分的布线，因为这部分是整个电路中工作频率最高的。
如有可能，在控制线的入口处加接RC去耦，以便消除传输中可能出现的干扰因素。

有条件做宽的线绝不做细；高压及高频线应圆滑，不得有尖锐的倒角，拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽，最好使用大面积网格状敷铜。
在PCB设计中，有些问题虽然发生在后期制作中，但却是PCB设计带来的，如过线孔太多，沉铜工艺稍有不慎就会埋下隐患，所以在设计中应尽量减少过线孔。若并行的线条密度太大，焊接时很容易连成一片，所以线密度应视焊接工艺的水平来确定。焊点的距离太小，不利于人工焊接，只能以降低工效来解决焊接质量，否则将留下隐患，所以焊点最小距离的确定应综合考虑焊接人员的素质和工效。焊盘或过线孔尺寸太小对人工钻孔不利，焊盘尺寸与钻孔尺寸配合不当对数控钻孔不利，容易将焊盘钻成“C”形，重则钻掉焊盘。在导线太细、大面积的未布线区又没有设置敷铜时，容易造成腐蚀不均匀。即在未布线区腐蚀完成后，细导线很有可能腐蚀过头，或似断非断或完全断。所以，设置敷铜的作用不仅仅是增大地线面积和抗干扰。

2.电源适配器正确的布线策略

（1）PCB的布线
印制导线的布设应尽可能短，设计布线图时布线尽量少拐弯，力求线条简单明了，在高频回路中更应如此。印制导线的拐弯应成圆角，而直角或尖角在高频电路和布线密度高的情况下会影响电气性能；在两面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输入及输出用的印制导线应尽量避免相邻平行，以免发生回馈，在这些导线之间最好加接地线。

（2）印制导线的宽度
布线的导线宽窄和导线间距要适中，导线宽度应以能满足电气性能要求而又便于生产为宜，它的最小值由承受的电流大小确定，但最小不宜小于0.2mm，在高密度、高精度的印制线路中，导线宽度和间距一般可取0.3mm。导线宽度在大电流情况下还要考虑其温升，单面板实验表明，当铜箔厚度为50gm、导线宽度为1～１.5mm、通过电流2A时，温升很小，因此，一般选用1～1.5mm宽度的导线就可能满足设计要求而不致引起温升。印制导线的公共地线应尽可能粗，如果可以，使用大于2～3mm的线条，这点在带有微处理器的电路中尤为重要，因为当地线过细时，当流过的电流方式变化时，地电位变动，微处理器定时信号的电平不稳，会使噪声容限劣化。在DIP封装的1C脚间布线，可应用10-10与12-12原则，即当两脚间通过两根线时，焊盘直径可设为50mil、线宽与线距都为l0mil；当两脚间只通过一根线时，焊盘直径可设为64mil、线宽与线距都为12mil。电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符，铜箔最小线宽：单面板0.3mm，双面板0.2mm，边缘铜箔最小为1.0mm。铜箔最小间隙：单面板0.3mm，双面板0.2mm，铜箔与板边最小距离为0.5mm，组件与板边最小距离为5.0mm，焊盘与板边最小距离为4.0mm。

（3）印制导线的间距
相邻导线间距必须满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要满足耐受电压的要求。这个电压一般包括工作电压、附加波动电压及其他原因引起的峰值电压。
如果有关技术条件允许导线之间存在某种程度的金属残粒，则其间距就会减小。因此，在考虑电压时应把这种因素考虑进去。在布线密度较低时，信号线的间距可适当加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能短且加大间距。标准元器件两脚之间的距离为0.1英寸（2.54mm），所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸（2.54mm）或是小于0.1英寸的整倍数，如0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

（4）一般的布线方法

在正式布线之前，首先要将线路分类，主要的分类方法是按功率电平来进行，以每30dB功率电平分成若干组，见表

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| 发布时间：2019.06.10 来源：电源适配器厂家

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