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

我也是做电源PCB板的，将平时工作经验共享如下：
2 i4 z. H2 j/ k' e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。       
                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       
& G7 G7 @1 \# J: g                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）
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
8 J4 M; I$ j; n, |/ ?                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
                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）
                非标准引线的孔径是否合理
+ k- U: R1 B8 h# }2 T' v( j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
                所有极性元件的脚位确认（如电解电容、二极管、三极管等）
  S8 m  n& L2 b+ H                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
                卧式元件的高度和直径是否与周围元件冲突（如卧式电容）
$ s/ @$ n  ?9 s5 y# `/ [整体元件布局                风向通路是否通畅
                热元件的分布是否均匀
' a0 U8 O5 o, J& H4 S% @9 T1 Z- r                EMC是否合理
                滤波电容所放位置是否合理
                引线端子位置拔插是否方便
                小板位置是否合理
, l3 @; J. U8 E7 D                PCB正反面元件是否超高
3 n, d4 A, S2 D                PCB布局是否与结构冲突
9 K3 B+ }8 k& I$ g4 `功率管的安装                        注意螺钉和压条与周边元件的安规距离
TO220管子                如果中间脚为高压，其他脚为低压，应将中间脚拉出来
# @' j3 J9 u5 U2 o( w4 {& z                如果中间脚电流很大(≧20A),应将中间脚拉出来
走线                                       
2 r8 ?- I, x) q; i- G! o        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       
* j; l* `; o( p" g+ x        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       
2 H* J; e, J. a1 {9 t% F                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       
' u" W) W# O$ k: w$ A) N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       
+ n! d2 ^$ w. m! Y4 x- S1 ^0 |                用电阻并联调节时，电阻是否放在便于拆装的位置       
) M# l5 z1 `1 N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
3 k1 }* d6 ]0 [/ b        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）
( N( |" h8 Q9 z# o! K: Y  G# B* E' M               
        光耦放置情况        光耦与变压器磁芯注意安规距离
4 _8 k4 z: ^" b* P  f                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
  G# q# @' k  |- g% Q3 [                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
; }- e7 U  C+ B3 G5 B               
        后焊元件情况        后焊元件留有足够的后焊空间
# V. f7 Q$ O8 R                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
# {3 q% i# e' y1 N                外层                       线径≧9mil,线距≧9mil                  线径≧12mil,线距≧12mil
  a; N$ q; |  \                内层                       线径≧10mil,线距≧10mil                线径≧15mil,线距≧15mil
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
, l- c" L: ?: W, W        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
5 o5 |3 Z" ]5 x7 [        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。
               
               
( }) A) e3 l8 X2 \                最大雷击电流（kA）           1kA           2kA         3kA        4kA         5kA
/ l1 y1 l) v+ d$ S                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
3 i! E% A" t; T5 Q/ o' T# d" O        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。
        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
, o: y3 s3 H/ v) X( F& _3 T. t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
                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
9 M" A5 b  Q; K0 f5 ?                高压电解电容下不能走顶层高压线
, _2 C5 T8 I# T0 _                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
/ \7 r+ U2 m+ _- d1 ~9 C        电解电容的极性        PCB布局时，电解电容的极性尽量保持一致
" y" C3 |* q& T" A% B        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
               
        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）
3 g9 c" j: }7 z* c               
! Z9 g, v4 Z# q3 X1 E! A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。
. A! m1 k2 b! z                PCB大板上有少于20个贴片，则需将贴片改为插件
) d9 {- b# ]) Q8 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
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
) g5 w" x6 a6 ?. }  C' C        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
; `6 c5 y0 |) f# m        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
, P5 P, l% E8 f& M- `) H- Q1 c9 H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
0 h5 E! \+ ~3 n" H9 Y; u7 I1 e        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）
" b' }9 G* w" K* g        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
; ?, L  _, j- b7 Q1 q' 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
6 R+ s. W; L1 J, t        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
$ `* k  W- Z1 N) v2 N# X        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
1 y4 e0 z* U' c7 O5 K                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
5 H" @2 N& k7 J8 s( q                采用插件连接针的，2.54mm脚距的孔径40mil,2.0mm脚距的孔径32mil
                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  X# m, \) z6 X# ?                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
" R  w- v- q4 f. g% ~( e% L1 p7 f9 q                大板与小板的针脚连接位置和定义是否对应
        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
. M6 L% j: {  Q* O; f& m. C                支撑脚不能作连接针用
. }2 X0 D! W- r4 J0 \- ^" T) W端子        风扇端子        2PIN风扇座（1脚正，2脚负）
' E, w' l3 u' P+ y2 A                3PIN风扇座（1脚正，2脚负，3脚告警信号）
* B: h/ l6 \. i' k" W        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
        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
, G- y, o8 y' D! q# t               
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
$ G, F4 ]7 t( W) @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
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
, O( A( O. [8 q) F( L5 f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
; k% o0 U/ M8 r) q+ P( U. [; ?! S        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：
' P5 O9 ]  M- l2 r( x$ U                　　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
9 ?2 N: k7 C* `9 A" o9 s# q% V6 n        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
, G: K9 N; g7 }! |        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）
  Z7 R9 d( t4 F+ T4 b- I6 G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
$ x( X( g# m9 ^! P' t7 Q                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
# p' M5 f/ a# T5 h/ [# W! G                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
* @6 z% C( B! W; w/ j6 Y                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
$ V0 x" U" S, T; v/ j7 m6 o安全间距        布线安规距离        PCB布线安规标准见《安规布线规范》
9 T$ U  {8 G) o; p                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
                  AC       0.8mm      1.5mm     2.2mm   2.9mm      3.6mm
, T$ S' ~/ [: x9 v                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
; [! b  j# w+ w                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
* T% u& M) ^; _        焊盘和铜箔到板边的距离        大板≧1mm，小板≧0.5mm　（邮票孔区域≧1mm）　
        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
! {- u0 W& [1 ~- @$ C! J! X. M% P        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
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
                回流焊焊盘最小距离为20mil
# X0 y4 R6 P; C% S5 V" h, v                插装元件每一个焊盘不能与其他加锡相连，应独立开。
5 f4 ~8 z* ~: M/ C, i5 F) t                过孔焊盘与元件焊盘的距离最小为4mil
7 S" A. O9 S- {$ i) Y        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
5 H+ E1 b  @8 F4 _/ F$ p) |        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
1 ^8 R6 x0 D) R3 x" z/ r5 }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
4 D, O6 K* i0 L, g- ~        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）
8 m5 y: V+ f) @% r6 a* z7 e        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
               
3 q; _( B+ {9 N1 z0 l- h  g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。
% W( y# k6 `  i3 d                （A）     1mm   2mm     3mm   4mm   5mm   6mm   7mm  8mm   9mm    10mm
                外层      3.5   6.8     9.8   12.3  14.3  16.2  18   19.7  21.3   22.9
: Q0 N$ l/ L! ^6 o* I                内层      2     3.4     4.6    5.7  6.7    7.7  8.6  9.5   10.4   11.2
                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
2 u8 _9 t) Y  q& J1 P3 i7 K* c                大电流走线换层处需加过孔，以增加通流能力
                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）
) r$ U0 `% F, \  i' \/ x                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。
2 m# T1 m/ o" F               
        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
                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
" \& M: c' p" ]               
# W1 _2 y8 c2 g8 X3 g) @& @  x. e        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
               
4 ]$ z3 A# x3 j; {* o2 w               
        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
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 u7 d  P5 h% y9 R! O               
丝印        丝印到板边的距离        所有丝印保持0.5以上的距离
6 z' e  O6 W9 B6 G        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
        输入线        输入线加标识。如：L/N或DC+、DC－
( l- v8 A+ K( O: c8 _# w! [/ G        输入电压和电流        输入电压、电流的范围标识，如：INPUT:100-240V~、36-72DC
. h+ v. p3 b2 v- h2 W5 J7 |        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
# D6 \9 R3 }- |* ?5 o1 O+ v        防静电标识        在26层加上防静电标识
3 m; {+ d  T2 O  G, Q4 M3 N        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……
2 D6 v+ {# j( F3 D1 Z& i        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。
               
0 o% O1 u6 E; s  V$ y# D/ S# F0 t        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
  H  c2 j4 x# b# ?+ _" t/ S        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
                光耦、IC元件1脚用方焊盘表示
        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
- d9 D1 p  D( J: x+ f        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
9 _( F2 P  C. T7 P. j) O2 [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
' {' t! q( n. H& c/ ^- j        铜箔线宽设定        铜箔线宽为10mil,且不能为0
- ^* C8 U3 a: j9 t* n4 @5 f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
: M1 C+ G" r6 M2 G* E+ q% e; ~                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.
4 d7 r* f4 y( {' Z0 q                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
               
8 F$ W& ~, ]7 U) I# [; B        变压器下开孔        变压器下根据散热需要开孔
! l6 t3 R9 |; d# l: p& P4 k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
6 I2 F1 d' S, C" h* f* Y& C

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；
                  4.功率部分的流通量；

ych634227759

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

; P/ I8 \) u+ N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