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

" M) [7 ~5 v- x! o% e
4 C! M. B+ E' e7 I我也是做电源PCB板的，将平时工作经验共享如下：
2 D$ W0 V' S% G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。       
9 _3 i% K/ t" j1 p2 e                板框尺寸（精确到两位小数）、线路板倒圆角（1mm）       
, _1 G- N4 x4 C$ Q                定侠孔大小及位置是否合理       
, e) H! y- k' l* E                输入输出端子位置是否合理
+ Z: }$ C) D9 l% K                结构安装尺寸是否正确（如风扇、开关、散热器、灯等）
4 x6 m( H9 g8 ?3 L( Q8 B输入/ 输出引线、端子定义                输入/ 输出端子的封装
                输入/ 输出端子的方向
                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
7 v3 |8 A( f9 G! O                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）
9 t8 V1 W9 V5 O! N7 p' o9 r, J7 @                非标准引线的孔径是否合理
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
7 ?) ]( T( f' }& x+ Y8 }                所有极性元件的脚位确认（如电解电容、二极管、三极管等）
                贴片元件是否优选0603（功率器件除外）
                定制电源/配电/监控板上禁止1210以上的贴片电容
0 l) {4 i/ r2 _: z8 C) s2 m                卧式元件的高度和直径是否与周围元件冲突（如卧式电容）
) X, L0 T# P' J; e  X" ]整体元件布局                风向通路是否通畅
: k/ V0 S7 e, N4 d. B8 k                热元件的分布是否均匀
  U7 q: B: @5 W5 p. O2 s7 X) ~                EMC是否合理
                滤波电容所放位置是否合理
8 F+ J2 d* U+ ]                引线端子位置拔插是否方便
& m8 ]& S: I- i! J; q! r  x                小板位置是否合理
  ^3 J3 m- L  n                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
/ G6 M1 h6 T1 dTO220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
% f! G! v' f) R3 P走线                                       
        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       
        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       
) {& s1 `2 I) v        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       
        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       
                功能绝缘（mm）                  0.5   0.6  0.7  1.0  1.3  1.6  2.0  2.4  3.5       
                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       
4 z; x0 c- q/ n& e( _% G/ H7 X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       
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
1 r% b4 ~; y# `* ?9 o# G# q2 i' ~        保险丝放置情况        保险丝放在便于更换的位置
                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）
/ s  O% G+ g7 }1 a) i1 I               
        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
3 G! S- D4 y2 d8 c7 B* k        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
' D8 r& D+ @7 Z- K$ k                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
               
8 [" e  T+ M6 c: [        后焊元件情况        后焊元件留有足够的后焊空间
: k8 `3 h% m9 L: U9 X! C; L5 i                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
- L1 \* }& b8 d2 b  ^& z        线径及线距要求        铜厚                            2盎司                                   3盎司
! |! U) N) t, }  ]8 D, D+ T2 F                外层                       线径≧9mil,线距≧9mil                  线径≧12mil,线距≧12mil
                内层                       线径≧10mil,线距≧10mil                线径≧15mil,线距≧15mil
' Y1 n9 @$ T. p$ S' a8 ~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
' {7 @0 h- B8 k; `3 H& `  G. C        走线        晶振下不能布地线以外的项层线
: k% k. a# \1 c. f; W& R2 ]        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
        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。
               
3 A5 |/ {. R" N9 |               
0 |4 n2 [, z% s1 N' K/ f                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  
6 ~# ^% T% U' n# X7 y. N. K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。
+ p' l5 A( h/ d& ]% V/ }$ x        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
3 v! K- I4 y4 l2 r( G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
9 m' L2 O' }5 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
        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
, f4 H' m6 b0 e8 G( j5 G6 @/ C, C. x               
( u- \" X1 O  @- W" I2 t4 P0 A2 d        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）
4 {. ~: I/ _, u" s- S               
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
& S' S* v2 c& Y  {               
                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
        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
# ]# K3 k8 \3 o' V# l/ u8 p! ~  f' N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
4 k; g1 H( i6 O& k( R6 k        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
3 E) V: [8 S% w7 A4 K# 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
- r5 o  ?. _# p2 ^2 f9 T% r        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）
% x$ b. u5 E4 }- ~1 G0 v" ^3 e8 o: x        散热器与周围元件距离        距离保持2mm以上
        散热器接地情况        散热器应单点接地
' f9 t4 u! X1 e2 U! i8 m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
$ x8 P' v' {8 z+ j        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
% J( t  w! [! U; m" U6 Y5 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
        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）
        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
                采用插件连接针的，2.54mm脚距的孔径40mil,2.0mm脚距的孔径32mil
) G: ]( b) Y/ r; W& g6 W7 y                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
9 Q7 z3 ~5 g0 R! H- x, B: M5 |                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
' l+ Z1 n% m" Z4 V# P7 c  O                大板与小板的针脚连接位置和定义是否对应
* B! ~. b2 {/ t' t' h: }6 S        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）
9 `5 `# G( N$ ^: X# e, \3 r                3PIN风扇座（1脚正，2脚负，3脚告警信号）
0 w; M+ N% k) U# d        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
; A! e: i! x- K        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
( e0 p; W- a9 G, R* s  `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
, H5 W8 e6 Z# i7 B1 I$ P               
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
                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
8 o8 T+ Y6 w7 O  w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
        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：
) g. ?! V& w: r                　　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
: V9 h. z. _, \        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
6 _3 E; f% @3 b" o. c0 f+ w) l                电性能测试点最小间距100mil
        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
                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
                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
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：
0 `: j8 v; D& s# i) I# r3 Z9 R                耐压测试　　500V     1000V     1500V     2000V     2500V
' |$ j4 |- n, B; m                  DC       0.5mm      1mm       1.5mm    2mm       2.5mm
6 H: {# l6 f' q9 A" F                  AC       0.8mm      1.5mm     2.2mm   2.9mm      3.6mm
) s" `  S8 j& K- l                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）　
9 P! e/ v& v" I& p& p( P; ^1 N( I* C        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
- ?- {) G. k# `2 e6 B8 j        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
( B3 P. |9 I! Q- E0 \. O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
. V+ T5 m8 @+ i: u8 q1 b                回流焊焊盘最小距离为20mil
2 I: F% R* r  G6 C1 |6 K- \0 F                插装元件每一个焊盘不能与其他加锡相连，应独立开。
$ S; l7 ^9 [9 f                过孔焊盘与元件焊盘的距离最小为4mil
# c- M/ j& C8 y0 W  e* B, V& o        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
) o! p1 s0 i) Z        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
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）
0 N* L+ \8 p$ w        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
               
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。
+ y) \6 f  b5 g7 s' t                （A）     1mm   2mm     3mm   4mm   5mm   6mm   7mm  8mm   9mm    10mm
4 S, t7 F# f/ H                外层      3.5   6.8     9.8   12.3  14.3  16.2  18   19.7  21.3   22.9
                内层      2     3.4     4.6    5.7  6.7    7.7  8.6  9.5   10.4   11.2
$ y7 X# C. }/ A5 ~+ {4 _                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
- }+ v; J+ R2 f- F9 c* O                大电流走线换层处需加过孔，以增加通流能力
$ B6 h. I( c8 A1 L3 Z3 e; a                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。
  s4 |2 ]. P6 G9 U8 N4 G               
+ Y# c0 N/ j  _2 v' M4 ]        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
: @# c  y% N! Z) k3 j9 x                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
               
2 i% v8 }& w3 @        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
               
2 c" ]% F3 {! s/ H8 {               
        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
  h1 ~3 L- ]1 J& T7 l5 d. R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
               
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
        元件位号        元件位号按《PCB丝印规范》正确放置
# Y# Z1 X3 z% [% f        输入线        输入线加标识。如：L/N或DC+、DC－
( G3 N1 G8 x: l1 W7 P1 X- t; y        输入电压和电流        输入电压、电流的范围标识，如：INPUT:100-240V~、36-72DC
: f6 D+ g0 }' r1 F0 L6 y        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
1 l% ^5 \$ U" T0 }0 ?! }, F8 L9 X        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。
               
" c1 [: L4 a; g2 J: t: j1 J+ m        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
4 ^) T0 @' v2 N9 d  E/ f! ^) U' Z        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
+ x6 B' y7 I" }9 @( r- Q                光耦、IC元件1脚用方焊盘表示
; c" a; O- i; F3 `0 e7 Q2 u# n        元件卧倒平放        平放元件加“”标识
        客户要求丝印        客户要求丝印标识是否正确
        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）
        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
) |. D; ?. P* e  K' k- F0 p3 W        铜箔线宽设定        铜箔线宽为10mil,且不能为0
5 A; m5 R- l- h# ~" `2 u# ^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.
3 r8 X/ [$ N3 n3 ~                长圆孔：长度一定要大于宽度两倍，尽量不要用长圆孔。
        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
               
" X0 e' k* h' }1 n4 g        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
- h5 f- s8 \* J6 }/ a: o1 S$ r: b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。
( T' R6 M/ U' E  z5 v6 t  w' N                  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；
                  4.功率部分的流通量；

ych634227759

419083507 发表于 2013-12-12 15:39
8 M+ \, q. R2 i2 N8 r" {- ?" q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