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嵌入式开关电源的PCB设计——龙人嵌入式系统开发
在任何开关电源的PCB设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定。作为PCB设计者,必须理解电路的物理工作原理,设计出高质量的PCB。 嵌入式开关电源中包含有高频信号,PCB印刷电路板上任何印制线都可以起到天线的作用,印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗,从而影响频率响应。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽,这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比,而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长,长度越长,印制线能发送和接收电磁波的频率越低,它就能辐射出更多的射频能量。 为电源开关或同步整流功能的设计选择合适的MOSFET也能有助于减少电磁干扰,当MOSFET器件断电时,低的C▼oss▼(象FDS6690A)能减少尖峰脉冲的干扰。 主要的电流回路——嵌入式开发和嵌入式ARM开发板的PCB设计 每一个开关电源都有四个电流回路(图1),回路之间保持相对独立,在一个良好布局的PCB,其重要性顺序如下: 电源开关交流回路 输出整流交流回路 输入信号源电流回路 输出负载电流回路 接地很重要 ——嵌入式开发和嵌入式ARM开发板的PCB设计 PCB设计者要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线,通常,滤波电容的公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点。 高电压交流节点 ——嵌入式开发和嵌入式ARM开发板的PCB设计 每一个开关电源内有一个节点,与其它节点相比,它的交流电压最高,这一节点是出现在电源开关管漏极(或集电极)的交流节点。在非隔离的DC/DC变换器中,这一节点也可连接到电感及接到(或输出到)整流器;在隔离变压器的结构中,这一节点与变压器的线圈分开。它在电性能上仍表现为公共节点,但仅通过变压器反映,每一个要分别进行设计。 并联滤波电容 ——嵌入式开发和嵌入式ARM开发板的PCB设计 电容经常并联使用以减少滤波电容的并联等效串联电阻(ESR),这一做法也使每一个电容能分流一部分波纹电流,以使每一个电容都能在其波纹电流的规范内正常工作。只有当电容间的印制线阻抗及每个波纹电流源相同时,才会“平均分流”波纹电流,这就要求在整流器或电源开关管之间电容间的印制线必须等长且等宽。 深圳龙人计算机有限公司拥有嵌入式产品事业部,PCB设计工作室,反向技术研究所和SMT加工厂等。嵌入式产品事业部在为公司提供嵌入式ARM解决方案和OEM/ODM研发服务的同时提供ARM开发板(ARM9开发板和ARM7开发板)、ARM9核心板、ARM9学习板、ARM工控板及ARM教学实验系统等嵌入式产品。网址:http://www.armodm.com
ARM9 S3C2410开发板的PCB设计指南-龙人ARM开发板
文章来源:龙人计算机 本文是一篇说明ARM9 S3C2410系统PCB设计注意事项的文章,简短实用,希望对你有帮助。 1.在进行ARM9 S3C2410开发板的PCB设计时要有合理的走向: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。最好的走向是按直线,但一般不易实现,最不利的走向是环形,所幸的是可以设隔离带来改善。对于是直流,小信号,低电压PCB设计的要求可以低些。所以“合理”是相对的。 ARM9 S3C2410开发板 ARM9开发板 ARM开发板 PCB设计 2.在进行ARM9 S3C2410开发板的PCB设计时选择好接地点:小小的接地点不知有多少工程技术人员对它做过多少论述,足见其重要性。一般情况下要求共点地,如:前向放大器的多条地线应汇合后再与干线地相连等等...。现实中,因受各种限制很难完全办到,但应尽力遵循。这个问题在实际中是相当灵活的。每个人都有自己的一套解决方案。如能针对具体的电路板来解释就容易理解。 3.在进行ARM9 S3C2410开发板的PCB设计时合理布置电源滤波/退耦电容:一般在原理图中仅画出若干电源滤波/退耦电容,但未指出它们各自应接于何处。其实这些电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的,布置这些电容就应尽量靠近这些元部件,离得太远就没有作用了。有趣的是,当电源滤波/退耦电容布置的合理时,接地点的问题就显得不那么明显。 4.在进行ARM9 S3C2410开发板的PCB设计时线条有讲究:有条件做宽的线决不做细;高压及高频线应园滑,不得有尖锐的倒角,拐弯也不得采用直角。地线应尽量宽,最好使用大面积敷铜,这对接地点问题有相当大的改善。 5.在进行ARM9开发板的PCB设计时有些问题虽然发生在后期制作中,但却是PCB设计中带来的,它们是: 过线孔太多,沉铜工艺稍有不慎就会埋下隐患。所以,设计中应尽量减少过线孔。 同向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,焊点的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,或焊盘尺寸与钻孔尺寸配合不当。前者对人工钻孔不利,后者对数控钻孔不利。容易将焊盘钻成“c”形,重则钻掉焊盘。 导线太细,而大面积的未布线区又没有设置敷铜,容易造成腐蚀不均匀。即当未布线区腐蚀完后,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。
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