电源板的PCB设计

better_guo

本人最近要写一篇关于电源板的PCB设计的课题，但是毫无头绪，希望各位大虾可以指点迷津。

susuqiong

+ |+ R3 c9 a: s6 [  }# q我也是做电源PCB板的，将平时工作经验共享如下：
9 L7 n. y/ h$ Q+ D. c2 ~结构尺寸                是否有详细的端子、开关、拉手、LED、风扇等的实际尺寸和位置图示。       
3 D" r2 o: C9 o- V& f- X2 _                板框尺寸（精确到两位小数）、线路板倒圆角（1mm）       
                定侠孔大小及位置是否合理       
                输入输出端子位置是否合理
                结构安装尺寸是否正确（如风扇、开关、散热器、灯等）
" D% _) D$ Z/ e" N9 K( L% D+ u输入/ 输出引线、端子定义                输入/ 输出端子的封装
7 Q$ |' L' t! \- L0 K8 b  u6 u                输入/ 输出端子的方向
' k( k% L& ~) k4 q9 J                输入/ 输出端子引脚定义，要求电路图输入网络名要与客户定义名称一致
& a  M1 r' x: r+ A                注意端子的卡槽位置与PCB板是否冲突
                输入输出引线孔径是否合理（根据线材表确认，如：18#线73MIL）
4 r* }! d: f' X9 r8 G$ ~                非标准引线的孔径是否合理
9 E' M2 f8 P. a7 E& h% d元件封装和脚位                所有元件是否使用最新标准库，新制件的器件是否经过确认，封装是否正确
% k7 z# A, }2 q  n- s! x                所有极性元件的脚位确认（如电解电容、二极管、三极管等）
% `# c0 b2 N( x                贴片元件是否优选0603（功率器件除外）
" s' p6 n0 G  K+ }% Q                定制电源/配电/监控板上禁止1210以上的贴片电容
, H6 k8 e5 G4 S* B) X                卧式元件的高度和直径是否与周围元件冲突（如卧式电容）
整体元件布局                风向通路是否通畅
. P& A6 c4 b+ ?6 h+ d7 b' s- ^                热元件的分布是否均匀
                EMC是否合理
                滤波电容所放位置是否合理
2 n# M" s  f! p; j) s                引线端子位置拔插是否方便
* p4 b* C2 D5 |& D/ V5 L. L/ Q; q! Z                小板位置是否合理
                PCB正反面元件是否超高
                PCB布局是否与结构冲突
功率管的安装                        注意螺钉和压条与周边元件的安规距离
- K3 Y+ Y8 Y; c9 WTO220管子                如果中间脚为高压，其他脚为低压，应将中间脚拉出来
                如果中间脚电流很大(≧20A),应将中间脚拉出来
走线                                       
7 ^; J& m0 a) ^9 i# ?! T3 ~        汇流条焊脚        汇流条焊脚支撑台阶不能走顶层线，以防止其金属外膜与顶层短路       
6 n; q. i; `; g. L1 N; g( H7 Y        金属外壳器件的走线要求        金属外壳器件要求元件下不能有过孔和顶层走线       
        屏蔽地要求        做屏蔽时尽量要用大地做屏蔽，如果由于安规原因不能用大地做屏蔽，则屏蔽在最好是从功率电容地取       
! [9 I2 C  s3 H% G( f        直流工作电压功能绝缘布线距离要求        工作电压（V）                   36    50   100  150  200  250  300  400  600       
+ c( C/ e0 v; T2 }( Z% q$ S! V) z                功能绝缘（mm）                  0.5   0.6  0.7  1.0  1.3  1.6  2.0  2.4  3.5       
6 S) e' h) y0 a% K3 v: N+ C                大器件下元件面功能绝缘（mm）    0.5   0.6  0.7  1.0  1.5  2.0  2.5  3.0  4.5       
电位器放置                电位器安装与周围元件有无冲突，调整是否方便       
                用电阻并联调节时，电阻是否放在便于拆装的位置       
; |" ]5 x# a0 ]% H& g温度控制器安装位置                温度控制器的安装位置是否合理       
                依据温控的型号，安装位置、引线长度选择容易插拔的位置来摆放插座
5 Q9 }: ?" s+ `! x        保险丝放置情况        保险丝放在便于更换的位置
: `6 m2 q, h) K                保险丝与外壳、散热片、金属元件是否保持足够的距离，带保险夹的保险注意保险夹不要与顶层走线短路。（保险与板边距离：有外壳3mm,没外壳4mm）
2 \% J3 u6 F0 ?# T" S               
" X' m2 @; a7 S4 |        光耦放置情况        光耦与变压器磁芯注意安规距离
                环路反馈光耦尽量远离变压器、电感等干扰源
        棒形电感放置情况        棒形电感与棒形电感彼此不能靠得太近，为避免干扰，彼此间应有10mm以上的距离
                棒形电感到外壳（铁壳、不锈钢壳）的距离大于10mm,以避免棒形电感到导磁物太近形成磁短路，影响电感量
               
        后焊元件情况        后焊元件留有足够的后焊空间
                后焊元件焊盘到相邻元件焊盘或孔槽的距离不小于2mm
                考虑了后焊元件用高温胶纸的连续性
        线径及线距要求        铜厚                            2盎司                                   3盎司
' Q" Q0 J! \$ d                外层                       线径≧9mil,线距≧9mil                  线径≧12mil,线距≧12mil
, D9 `( I4 C$ D( w                内层                       线径≧10mil,线距≧10mil                线径≧15mil,线距≧15mil
* |" i# w, J3 |0 A' F- M2 p插件晶振        焊孔设置        项层焊盘关闭，底层改成圆环形，内环比过孔单边大8mil,并将过孔非金属化
& S, b- |/ V# \; t        走线        晶振下不能布地线以外的项层线
        金属本体接地        插件晶振本身为金属体，走线时需在金属旁边加一个焊盘接地
防雷管        防雷管放置        防雷管放置是否方便打耐压操作
: p. S, {6 p2 f/ R9 m# a5 p/ k        雷击电流和走线关系        常见雷击指标为差模3kA共模5kA，布线时以最大共模为准，由于雷击电流是kA级别的瞬间电流，因此走线一定要最短化，达不到线宽要求的地方应比面走线或加锡处理。下表数据同样适合监控和配电板。
% e# q- K. C- W( M. w$ L& i               
               
2 h3 r4 ~$ ]7 F- b                最大雷击电流（kA）           1kA           2kA         3kA        4kA         5kA
                最小表层线宽（2盎司）        40mil         50mil       65mil      80mil      100mil  
立式器件        少用立式器件        立式器件尽量改成卧式或贴片代替
        功率电阻不能搭接        电阻在布线时不能采用搭接方式，采用相叠加方式布线的电阻不能开两个孔，应开四个孔，且相叠不超过两个。
! j0 L! ~3 a* \' ~/ E        立式并联电阻        对于几个电阻并联立在一起的，在不加套管情况下，应确保立起来的引脚为同一网络
* J( P( n$ b7 T6 Z7 O电容        滤波电容有分布        功率部分电容的分布：电流是否流过电容，且电容热应力是否分布均匀
& O, `* z2 ]% _3 j9 @" N) ^: d                控制部分电容的分布：电流是否流过电容
                电容不能压焊盘或过孔
                高压电解电容下不能走顶层高压线
                热插拔的电源，功率线输出端不能放置贴片电容，如果一定要用，需经开发部经理确认
        电解电容的极性        PCB布局时，电解电容的极性尽量保持一致
& |5 G( e3 R8 m# t: A9 \) D        热元件与电容的距离        变压器、功率电阻、MOS管、磁饱和电感、散热器、续流电感、整流管、共模电感等离电容要有1mm以上的距离。如空间位置较松时，可尽可能远离电容，保持3mm距离
               
2 v4 w* `' g1 o# \- e) C        用小板固定安装的卧式大电容        PCB固定脚长度应为4mm，并保证电容贴大板PCB安装。（PCB焊锡面到底壳的距离小于3mm机型，需另外考虑固定脚长度）
               
贴片元件        贴片应力情况        注意贴片元件受力方向：较长的PCB板，贴片元件放置方向与长边垂直，以免断裂；贴片元件尽量远离PCB板边，贴片电容离板边距离要5mm以上
               
                经常插拔的器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不要布置贴片，以防止连接器插拔时产生的应力损伤器件
        过炉情况        对于一些不能过波峰焊的贴片元件，要放置于回流焊面
                PCB板上尽量不使用双面贴，除非双面都有很多贴片。
                PCB大板上有少于20个贴片，则需将贴片改为插件
: R7 N2 [; q* |& c+ V5 U        可调试、可维修性        贴片元件不能放在卧式元件下，不能放在高器件中间
6 M4 y) s; [7 t7 _4 c变压器和电感        同名端问题        注意驱动变压器、电感、电流环、PFC电感同名端
        变压器、插座防呆问题        对易装反的变压器及插座，可以关掉部分不用的针脚及加丝印标识防呆
        电感底座        电感底座是否选用标准底座，如果不是，注意底座的焊脚尺寸的合理性
        脚位标识与原理图对应        原理图上变压器所标识的脚位与PCB上的脚位是否对应
6 C( G( H/ w1 p: I7 T/ N3 T7 a散热片        散热片与铆钉脚        散热器铆钉脚安装位置是否合理
        铆钉脚下的走线问题        铆钉脚台阶不能与其它铜箔短路
        元件与散热片拐脚位置        MOS管、整流管、铆钉脚所放位置应与拐角有5mm的距离（铝板2mm）
        散热器与周围元件距离        距离保持2mm以上
# c! w  k) p9 c% m3 z% p        散热器接地情况        散热器应单点接地
8 \7 `+ j0 t  N  |7 S  i7 t* e小板        小板元件封装        小板上元件优先采用贴片封装，以保证双面回流焊
: R& [  }5 G3 Q        小板元件高度        立式小板元件高度与大板上的器件不能抢位，且应符合安规要求
; `1 E5 K4 K7 e# {- h        小板应力        立式小板元件不能放置过重的器件（如大变压器），如有则小板要考虑加特别装置固定
                立式小板上不能放置需要插拔的端子
. O  |2 M# U- C* D        小板防呆        一个电子档内有多个小板时，各小板必须防呆处理（保证各小板长度或连接针不同）
' C1 `! M+ L1 A% R        大板与小板连接针        如果小板上正反面元件全是贴片，为保证小板双面回流焊，大小板连接针要采用贴片连接针
- M1 c$ c" r& c. N                采用插件连接针的，2.54mm脚距的孔径40mil,2.0mm脚距的孔径32mil
! c# e) I" ]6 ~8 Y7 `3 I; [2 P                有两个或两个以上的2.54mm连接针座，每个针座的距离必须是100mil整数倍
, R; e' @7 T4 [9 q; c; y  @& z                大板与小板的针脚走线处加泪滴，以防止多次装拆脱铜皮而损坏
                大板与小板的针脚连接位置和定义是否对应
2 B* z) u6 a8 N3 Y0 G9 W5 F        支撑脚的使用        支撑脚与大板针座相对位置及方向是否正确
                支撑脚不能作连接针用
端子        风扇端子        2PIN风扇座（1脚正，2脚负）
1 g: I, P" N/ E- o                3PIN风扇座（1脚正，2脚负，3脚告警信号）
* U6 ]3 E$ N3 d2 I6 z! }        接线端子        用导线连接两PCB板时，一端插接端子，另一端焊接端子
3 _' I7 Z) R, G" }4 c, f  \        接线端子防呆        多个接线端子在一起时，注意端子防呆问题，最好PIN脚不一样
PFC的PWM芯片                PFC的PWM芯片布线时在VCC上加一个10R（1206）电阻和一个10U/50V的电解电容，输入过欠压保护电路地线与PFC控制电路地线连在一起
5 P  l. O! {& S1 c2 ?$ I7 ^               
( G7 D% j; j/ L0 M7 d: ?跳线及汇流铜线                按公司的标准规格选用跳线及汇流铜线，并尽量减少其种类
偷锡焊盘                尽量使用独立焊盘设置
/ h) d$ x8 B% b) r- R7 s                需要反转拼板的小板要双方向加偷锡焊盘，过炉标识为双向箭头
外壳侧壁镙钉                外壳侧壁镙钉（上盖和侧板固定用）的安装位置是否与PCB内器件冲突
过孔与焊孔        信号线过孔大小        信号线过孔孔径18mil(焊盘30mil)采用绿油塞孔方式
6 t( i' j+ V  R9 K        功率线焊孔大小        大电流功率线换层时，采用焊孔换层，焊孔孔径28mil（焊盘48mil）
        过孔与焊孔通流能力        孔壁铜厚20um,过孔与焊孔通流能力如下表：
7 a' Y% _" z6 h% K& d                　　孔径　　12mil　　　16mil　　18mil　　　20mil　　24mil　　　28mil
                最大通流值　1.5A       1.8A     2.0A       2.0A     2.5A        3A
PCB固定孔        固定孔设定        PCB板固定孔一和般开140mil孔径，对精度要求高的可适当改小至130mil
        固定孔周围距离        固定孔与周围元件尽量保持距离，并注意螺钉平垫的大小
2 e) D) L4 G" m5 a7 K  y        非金属化固定孔        没有接大地的固定孔非金属化，并将焊盘去掉
        固定孔应力        贴片元件距固定孔中心≧8.0mm以防止应力损伤器件（其中贴片要容要求≧10.0mm）
测试点        电性能测试        插针测试点孔径36mil/焊盘80mil，表贴测试点焊盘直径70mil
                电性能测试点最小间距100mil
& T. l. U4 C& c- e% L5 D        ICT测试点        所有大板（功率板）都必须加ICT测试点，且只能加在PCB焊锡面，小板（控制板）暂不加ICT
) i$ h9 I( B! r6 ?& \6 x, k1 W5 ~                测试点必须符合《ICT测试点规范》要求，过孔不允许做ICT测试点使用
; G/ m- w" N( @1 k3 K+ b                量产后机型已做好ICT测试工装的，在改板时不能动ICT测试点
! C+ K! r3 v* q$ T2 b- S2 H安全间距        布线安规距离        PCB布线安规标准见《安规布线规范》
                衩级对大地、次级对大地耐压与布线距离对照表：
                耐压测试　　500V     1000V     1500V     2000V     2500V
                  DC       0.5mm      1mm       1.5mm    2mm       2.5mm
4 K+ E+ x0 y7 x; f  s) e                  AC       0.8mm      1.5mm     2.2mm   2.9mm      3.6mm
                为防止电路上初级次级耐压分压不均，实际布线时次级对大地最小1.5mm以上
                POE　电源输出对大地以及POE对其它任何输出路之间的爬电距离要求达到2.2mm及以上
        焊盘和铜箔到板边的距离        大板≧1mm，小板≧0.5mm　（邮票孔区域≧1mm）　
) X" t9 s0 Y, V/ j; n- N, k6 Y& d        元件和铜箔到外壳距离        元件和铜箔与变压器磁芯的距离是否满足安规要求
        安全间距检查        所有走线、铜箔、焊盘间距是否满足要求，保证检查间距时PCB板上无任何错误标识
4 G' [* Q$ z/ o4 p2 t元件焊盘        元件焊盘距离（含同一网络焊盘）        波峰焊焊盘最小距离为35mil
7 P- {. f) k% k                回流焊焊盘最小距离为20mil
; \- M3 ~) q9 E2 F; I$ i6 _                插装元件每一个焊盘不能与其他加锡相连，应独立开。
; V4 i7 [2 f- K9 E( [                过孔焊盘与元件焊盘的距离最小为4mil
        元件焊盘设定        元件焊脚直接用焊孔设置，不能用24层线开槽来做
: ~; [& A- x" Y  Z4 K4 \        单面板焊盘及走线要求        单面板元件焊盘不能小于孔径的两倍，插装元件焊盘必须铺铜
% g; _* r9 g+ o2 [兼容“局部波峰焊”设计要求        新板要求        优先按兼容“局部波峰焊”的要求设计
        贴片元件封装        在局部波峰焊接面的贴片元件仍采用波峰焊PCB封装（不排除生产稳定后，根据需要改为回流焊封装的可能）
9 {: N5 G2 o' b! x        贴片元件放置        在插装元件波峰焊接面的贴片元件相对集中放置，所有贴片元件的焊盘或元件体到插装元件焊脚 距离大于等于2mm
) |! t. D% w. e' ^! b% J. Z               
2 U  x/ F. H* y铜箔        功率线铜箔宽度        根据电流大小铺铜，2盎司铜宽度与电流的关系如下表（温升小于15度），自然散热情况除外。
                （A）     1mm   2mm     3mm   4mm   5mm   6mm   7mm  8mm   9mm    10mm
7 _% K6 V" \# w                外层      3.5   6.8     9.8   12.3  14.3  16.2  18   19.7  21.3   22.9
. R9 l! k" d* ~                内层      2     3.4     4.6    5.7  6.7    7.7  8.6  9.5   10.4   11.2
, N. k4 O/ Z& s; O4 W- I% h. W                当输出地接大地时，要求与大地相连的铜箔能1分钟通40A的电流，铜箔宽度是否满足要求
        铺铜情况        有无漏铺铜
* {6 j' c* i  a& |4 w; G& q. t% C                大电流走线换层处需加过孔，以增加通流能力
; @, T5 u5 t4 Y$ T! q8 J3 l                带散热器的贴片管子封装2脚铜箔加大，增强散热面积（如SOT-89等）
                除所有功率器件和走线要铺铜外，其他如功率管的驱动电路(如驱动IC)、吸收电路、初次级辅助供电电路以及其他发热器件均要铺铜，以增强散热能力。
               
9 A6 P  }4 @; M5 s2 m7 E" u8 Z        大面积铺铜情况        大面积铺铜的，当流过元件引脚电流小于5A时，元件元件引脚要用花孔铺铜
+ T, t; h, ]8 ^8 F7 G' D$ _2 W                当铺铜区域大于20mm*20mm时，如果区域内无任何焊脚或过孔的，要在该区域铜箔上挖透气孔，透气孔直径是0.5mm
1 h( s- x- Q+ a8 ~( [) W' {7 P- V" }               
        挖铜问题        在大片铜箔上进行挖铜时，两相叠挖孔在PCB中用检查命令是没有错误的，但是这种情况在输出菲林时则会出现短路现象。遇到此问题进可将两焊盘一起挖铜
/ G8 H* b) W( Y0 K9 Y               
# f. D2 f* Y3 ?0 ^  W! b& t               
# U, i* B* v7 X' U2 [8 b0 d        铜箔上加mark点        MARK点上铺铜时，铜箔必须完全覆盖MARK点并超出最少10mil
. e0 T3 X: W7 ^% {2 w) k" r5 f阻焊        第21层加锡情况        焊锡采用方形小块，焊锡离铜箔边12mil以上，不能压焊盘、焊孔。
        第28层加焊锡        功率线铜箔较窄处及热元件加焊锡，焊锡采用小方块，焊锡离铜箔噗12mil,不能压焊盘、焊孔，不要采用整块大面积加
               
7 S3 l) `1 K9 P% U  Q$ W丝印        丝印到板边的距离        所有丝印保持0.5以上的距离
        加白油情况        无底座的电感根据大小加长方形或圆形顶层白油
: s' j9 l4 H  M- H, H+ d5 e$ Y        元件位号        元件位号按《PCB丝印规范》正确放置
        输入线        输入线加标识。如：L/N或DC+、DC－
        输入电压和电流        输入电压、电流的范围标识，如：INPUT:100-240V~、36-72DC
7 Q0 Q* F1 `! p8 W. k: T' [% X        输出电压和电流        输出端电压电流加标识，
        供应商LOGO标识        在26层加上LOGO框，LOGO框不能太小，以方便供应商加入各种标识
        防静电标识        在26层加上防静电标识
        PCB编号        多个PCB,应按由大到小的顺序对每块PCB标识清楚，改版时不能随意更改。如　PCB1……
        小板的插装方向        大板上插有小板时，要在大板上加上小板的插装方向标识，由于各小板都有防呆措施，因此不用在插小板的位置再标识所插装的PCB号。
7 @$ H) e  m8 M/ b$ E- R$ P               
! p2 m0 `( ^3 e, o        接地标识        PCB板上加一个接地标识，一般在初级，不能压焊盘，且标在G线端
% R9 K2 P2 |/ y- B2 r/ ?        元件针脚序号标识        变压器针脚（包括驱动变压器）应加针脚标识
9 j$ M/ j# D% U' x! r                光耦、IC元件1脚用方焊盘表示
$ @1 S2 D, a/ z) Y$ t( X* W  V! ~        元件卧倒平放        平放元件加“”标识
  V: d: ^/ x% G/ b  f        客户要求丝印        客户要求丝印标识是否正确
' [, v, o5 q2 q2 T  i0 p        条码和标贴位置        条码、标贴丝印不要放置于两条铜箔之间，PCB位置较小时可不加
尺寸设定        PCB板尺寸标注        确认PCB板标注尺寸是否正确（精确到两位小数）
0 K* Z5 `8 X( y/ ]1 t        文字丝印尺寸设定        所有文字线条尺寸统一（特殊情况除外），元件外框线用10mil
        铜箔线宽设定        铜箔线宽为10mil,且不能为0
" b- s6 f, `$ X' T/ n1 F) t开孔和挖槽        非金属化孔和槽        非金属化开槽不能伤铜，且注意开槽后正反面铜箔的安规要求。开槽宽度必须大于1mm
                圆形或椭圆形非金属化孔采用焊孔做，在设置焊盘中将PLATED中的勾去掉，直接选用非金属化孔，焊盘设置为0.
                长圆孔：长度一定要大于宽度两倍，尽量不要用长圆孔。
6 P, b. x3 C# k0 }0 q. N8 \        单板上测试用定位孔        单板上最少两个测试定位孔（大板可考虑借用装配孔）：定位孔为非金属化孔；两孔间距尽量可能大一些；孔径优选3mm，否则2mm
" H2 q, g' h% S               
        变压器下开孔        变压器下根据散热需要开孔
网络表对应情况                原理图产生网络表与PCB相比较，必须一致
鼠线走通情况                运用鼠线的连通性检查，逐个错误进行核实并将其完全消除，确定所有的鼠线走通

knights

我的建议是：1.安规方面是肯定要写的特别是一次电源，这里面的内容还是挺多的。
                  2.噪声这个也是必须要写的，关于功率管子，变压器是如何影响走线的；
                  3.EMC这方便肯定又是要写的，关于传导辐射，以前在公司的时候写过可惜资料没有带出来不然给QZ参考；
! }2 t3 R5 e% O# ^+ ?; y                  4.功率部分的流通量；

ych634227759

419083507 发表于 2013-12-12 15:39
是的，190大洋。

买贵啦！不过已经停产，值得珍藏！

huasheng501

不错不错，希望能尽快看到作品。顺便问一句，你是想写一个纯粹关于开关电源的pcb文档吗？

ali5188

最好是Layout方面的一起写

可乐

开关电源与gnd回路处理很重要

lance_hnu

是大论文还是小论文啊？

cloud2000

支持支持，发表后我瞧瞧。

zzlhappy

期待楼主分享，谢谢！！

大胡子

期待已久

cc389518

这也给分。。。。。。。。。

wangsong1107

主要关注几点：输入主回路、吸收电路、控制芯片的反馈回路、输出回路、还有就是散热和安规

qrqkpb

呵呵、
       不错！期待中‘’‘’

步六孤

{:soso_e113:}

lililu

期待楼主的分享

litao0603

feedback,也很关键~

QFTAO

期待分享