原创 电路板设计入门 第十五天 记 20180715

2018-7-15 20:25 1806 17 2 分类: PCB 文集: 电路板设计
电源线和地线
电源线和地线是最初先设计的,对于两面板和四层板来说,其布线的构成是完全不同的,因为电源和地线设定在内层,
注意力主要集中在信号线的布局就可以。对于初学者来说,建议从四层板的设计学起。电源线和地线的布线对电气和杂波的影响都非常大,所以要谨慎设计。

以两面板为例:
○电源线和地线同层设计,效果最差
○地线在表层,电源线在焊接层 一般设计
○地线在表层,电源线在焊接层,以铜箔方式布线,抗杂波效果较好,
因为CAD设计的不可控性,设计上花费时间要比单纯布线的时间长。 注意要保证最小布线宽度,确保不会发生断线,阻流现象。

简单来说:电源线和地线就相当人体的主动脉和静脉。也可以单纯地认为水管。线幅越宽,可通过电流流量越大,散热快。线幅越窄,同样电压下,受到的阻力越大,可通过电流流量越小,散热慢。
 
                              表面                                                                                          焊接面
对于电源线和地线采用的是大范围铜箔布线的方式。

两层电路板电源线,地线布线的注意事项
通常情况下,电源线布线在焊接面,地线布线在表面,用铜箔广面积布线,然后在电源线和地线之间多追加一些电容,基本就没什么问题了。但如果涉及到电磁干扰,问题就不一样了。当超过8MHz,就可能出现这样那样的问题,当超过25MHz,就会相当不安定起来。这时需要在重要元件的周边围上地线铜箔,并在焊接面也设计地线铜箔。


                           晶振的布线
为了抗干扰,其元件的四周尽量用地线铜箔围起来,图中没有显示的是,在焊接层晶振的下方也可以布上地线铜箔,然后表面和焊接面用连接孔连接起来。加强抗干扰能力。

阻热焊盘的使用

电源线和地线使用大块铜箔布线时,尽可能用阻热焊盘的方法来设计。这是因为元件焊盘直接与大块铜箔相连的话,在焊接时,热量会散失的很快,融化焊锡的温度不够,造成焊接不良,或虚焊。
「サーマルランド」の画像検索結果
      阻热焊盘

模拟电路的电源
输出部分要靠近电源,高感度的输入部分为了不受输出部分的影响,要与输出部分离开一定距离。
    
        
                                          模拟电路示意图                                       数字电路与模拟电路部分分离的示意图                                  

电源输入部分
DC电源:当从外部提供电源时,必先通过电解电容,再提供给内部电路。布线方法通常如下。


两层面板,不是通过A点,而是通过B点,向内部电路提供电源。多层面板,也是通过B点之后,向内层导入电源。

使用AC100V电源的时候
当AC100V电源直接接入电路板时,电源与金属板支架之间需要有耐压500V到1KV的绝缘。从支架引出FG线与电路板的地线GND之间需要接入耐压2KV的1000pF电容。


本人在设计中对地线的理解,仅供参考。
GND:泛指地线
PG :(PowerGND)电源的基准电位地线
AG :(AnalogSignalGND)模拟信号的基准电位地线
SG :(SignalGND)信号的基准电位地线,通常用于数字信号的标识。
FG :(FrameGND)框架地线
ETH: (EARTH)与大地相接地线。

AC电源部的走线还需要进行1.5KV的浪涌实验,在进行设计时,要存有这个意识。AC电源部走线间距虽然没有什么规格,但设计的时候,需要根据世界通用的间隔设定和以往的经验,设计出自己的走线间距。本人以往的经验是走线间距通常设计为5mm。

使用光电耦合器的时候
因为其绝缘的特性,可以想象其输入与输出之间加有高压。
光电耦合器 1次-2次间耐压通常可达到2KV,4KV,对于DIP元件来说,1次-2次间的焊盘间距大约为6.2mm,本人的设计中其耐压规格仅能对应2KV,当光电耦合器表面有污垢时,进一步降低了耐压性。这个时候通常需要在1次-2次间的电路板上切出一个2mm宽的割线,增大表面间距来增大耐压性。如果元件下方有内层,内层的铜箔也需要进行分离。
如果耐压需求达到4KV时候,焊盘间距需更大,这个时候通常使用浪涌抑制器来降低电压。





介于本人专业水平有限,难免有错误以及疏漏。还请大家阅读后给予批评和建议。


    师夷长技以制夷
                         --魏源
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