PCBLayout研討報(bào)告課件

PCBLayout研討報(bào)告RedCAOApril29,2008目錄1、PCBLayout的重要性分析

2、HID電路拓?fù)涞慕榻B和主要電流回路的劃分；

3、PCBLayout的核心概念：電流回路

4、生產(chǎn)線(xiàn)上出現(xiàn)的一些同PCBLayout相關(guān)的問(wèn)題

5、PCBlayout優(yōu)化的一般過(guò)程

6、總結(jié)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的主要影響因素1、原理圖設(shè)計(jì)：完善和欠缺（40％）

a、主拓?fù)溥x擇；

b、控制邏輯的規(guī)劃

c、參數(shù)調(diào)整

2、元器件：可靠和不可靠（20％）

3、PCBLayout：合理和不合理（20％）

4、生產(chǎn)工藝：先進(jìn)和落后（20％）

10％

40％

5％

45％新產(chǎn)品老產(chǎn)品HID電路拓?fù)涞慕榻BPCBLayout：高頻大電流回路、高頻大電壓支路大電流回路和高電壓支路的類(lèi)別：

1、高頻大電流回路；電流密度＋趨膚效應(yīng)＋Ldi/dt干擾源

2、低頻大電流回路；電流密度

3、高頻大高壓支路：爬電距離和Cdv/dt干擾源

4、低頻大高壓支路：爬電距離

功率電路布線(xiàn)的基本原則：

1、抑制干擾源：提高電路可靠性，改善電磁兼容性：

2、高頻大電流回路面積最小化：減小差模輻射噪聲和干擾

3、高頻高壓支路銅箔面積最小化：減小共模輻射噪聲和干擾PCBLayout：高頻成分的分類(lèi)高頻電流電壓頻率分量的歸類(lèi)：1、對(duì)應(yīng)于MOS管工作頻率（100kHz左右或以下）及其高次諧波分量2、對(duì)應(yīng)于線(xiàn)路寄生振蕩頻率：一般大于20MHz；PCBLayout：BOOST變換器中的高頻大電流回路兩類(lèi)重要的頻率成分：1、工作主頻（100kHz）及其諧波分量；2、20M以上的寄生振蕩噪聲。BOOST-PFC變換器中的高頻大電流回路對(duì)應(yīng)于下面3種情形：1、MOS管處于Ton期間主功率電流回路；2、MOS管處于Toff期間主功率電流回路；3、MOS管關(guān)斷瞬間寄生振蕩電流回路；PCBLayout：BOOST變換器Ton期間高頻大電流回路PCBLayout：BOOST變換器Toff期間高頻大電流回路MOS管在Toff期間的主功率電流回路和寄生振蕩電流回路紅色回路：寄生振蕩藍(lán)色回路：主功率PCBLayout：HBCF變換器中的高頻大電流回路HBCF變換器中的高頻大電流回路對(duì)應(yīng)于下面6種情形：1、Q1處于Ton期間主功率電流回路；2、Q1處于Toff期間主功率電流回路；3、Q2處于Ton期間主功率電流回路；4、Q2處于Toff期間主功率電流回路；5、Q1處于Toff期間寄生振蕩電流回路；6、Q1處于Toff期間寄生振蕩電流回路；兩類(lèi)重要的頻率成分：1、工作主頻（100kHz）及其諧波分量；2、20M以上的寄生振蕩噪聲。PCBLayout：HBCF變換器Ton期間高頻大電流回路此處對(duì)應(yīng)于Q2在Ton期間，主功率電流回路情形。PCBLayout：HBCF變換器Toff期間高頻大電流回路此處對(duì)應(yīng)于Q2在Toff期間，主功率電流回路情形。PCBLayout：高頻大電壓支路主要影響：在線(xiàn)路中，主要引起dv/dt電容性共模干擾和可靠性方面的問(wèn)題

兩類(lèi)重要的高頻高壓頻率分量的歸類(lèi)成分：

1、工作主頻（100kHz以下）及其高次諧波；

2、20M以上的寄生振蕩噪聲。

布線(xiàn)基本原則：在電流密度許可的前提下，盡量減小高頻高壓支路銅箔面積，敏感信號(hào)線(xiàn)盡量不要和高頻高壓支路平行走線(xiàn)，減小耦合電容和位移電流，以便抑制共模干擾。

PCBLayout：高頻大電壓支路的辨識(shí)高頻大電壓支路的識(shí)別：MOS管的漏極（兼顧散熱片和housing）或者源極

如下面兩圖中紅色和綠色著重標(biāo)示的部分就是高頻大電壓支路。

如下面兩圖中黃色著重標(biāo)示的部分就是低頻大電壓支路。

如下面兩圖中藍(lán)色著重標(biāo)示的部分就是直流大電壓支路

PCBLayout：芯片管腳類(lèi)型識(shí)別芯片管腳可以分為６類(lèi)：１、VCC;２、GND；３、輸出管腳：主要功能是輸出控制信號(hào)到外部其它電路；４、輸入管腳：主要功能是接收從外部其它電路來(lái)的反饋信號(hào)；５、輸入輸出雙態(tài)管腳：典型的例子是MOS管的驅(qū)動(dòng)管腳；６、芯片內(nèi)部電路的外部設(shè)置（補(bǔ)償）管腳：非輸入輸出管腳。PCBLayout：芯片輸入管腳所對(duì)應(yīng)的電流回路芯片輸入管腳電流回路的一般形式：外部反饋信號(hào)源－芯片輸入管腳－芯片內(nèi)部邏輯－芯片GND管腳－PCB公共地－外部反饋信號(hào)源）。芯片內(nèi)部電流回路一般形式：解耦電容－芯片VCC－芯片內(nèi)部子電路－芯片GND管腳－解耦電容－芯片VCC

Layout時(shí)注意兩點(diǎn)：１、該電流環(huán)路盡量小，從而受到的輻射干擾最小。２、該環(huán)路和功率回路盡量單點(diǎn)連接，從而受到的傳導(dǎo)干擾最小。PCBLayout：L6561芯片的管腳類(lèi)型識(shí)別1、VCC2、GND3、輸出管腳：無(wú)4、輸入管腳：MULT、CS、ZCD5、輸入輸出雙態(tài)管腳：GD6、外部設(shè)置（補(bǔ)償）管腳：INV、COMPPCBLayout：CCIC芯片的管腳類(lèi)型識(shí)別1、VCC2、GND3、輸入輸出雙態(tài)管腳：無(wú)4、輸出管腳：GATE、HILO、OUT0、OUT1、EOL、FBCF5、輸入管腳：ZCD1、ZCD2、S1S2、NEG0、NEG1、NEG2、POS0、POS1、POS36、外部設(shè)置（補(bǔ)償）管腳：RREF、C_EOL、C_OSC、C_ONMAX、COMIN、C_OFFMAXC_OFFMINPCBLayout：MOS管驅(qū)動(dòng)電流回路(開(kāi)通瞬間)PCBLayout：MOS管驅(qū)動(dòng)電流回路（關(guān)斷瞬間）PCBLayout：MOS管驅(qū)動(dòng)電流回路PCB布線(xiàn)實(shí)例

芯片的地盡量接近MOS管的源極。如果兩者相隔較遠(yuǎn)，則可能導(dǎo)致誤動(dòng)作，原因是這樣的：地和地之間的電位不一定是零，由于大電流和地電阻，如果驅(qū)動(dòng)芯片的地電位大于MOS管的源極地電位，則MOS管可能會(huì)工作于放大狀態(tài)，引起誤動(dòng)作。所以在PFC電路中，L6561的地應(yīng)該盡量靠近BOOST－MOS源極的檢測(cè)電阻的接地端，而無(wú)需靠近電解電容的地。同樣，在HBCF中，IR2104的COM管腳靠近HBCF下MOS管的源極處的‘GND’，而IR2104的浮地管腳VS靠近HBCF上MOS管的源極。并且，MOS管驅(qū)動(dòng)電流回路應(yīng)該盡量避免和大電流回路出現(xiàn)大段的重疊區(qū)域，盡量實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)連接。見(jiàn)EHS150W中三個(gè)MOS管的柵極驅(qū)動(dòng)電路的布線(xiàn)。

PCBLayout：敏感信號(hào)線(xiàn)的識(shí)別1、主電路狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)線(xiàn)；2、控制芯片的輸入輸出信號(hào)線(xiàn)；3、開(kāi)關(guān)（三極管、MOS管）的驅(qū)動(dòng)信號(hào)線(xiàn)；狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)線(xiàn)（傳感器：避免被干擾，保證信息的精準(zhǔn)性，提高控制精度）

由于檢測(cè)功能的執(zhí)行部分充當(dāng)功率電路和控制電路和芯片之間的橋梁，所以比較敏感，對(duì)于控制的可靠性和控制進(jìn)度非常重要。

1、燈功率信息檢測(cè)；2、ZCD過(guò)零檢測(cè)和零電流開(kāi)通；3、電流峰值檢測(cè)和過(guò)流保護(hù)；4、燈電壓信息檢測(cè)；5、溫度檢測(cè)和溫度保護(hù)；芯片管腳電流回路的布線(xiàn)原則

1、芯片的輸入管腳電流回路；

2、芯片的輸出管腳電流回路；

開(kāi)關(guān)控制元器件電流回路的布線(xiàn)原則

1、三極管電流回路；

2、MOS管驅(qū)動(dòng)回路；PCBLayout：敏感信號(hào)線(xiàn)布線(xiàn)的一般性原則一、敏感信號(hào)受到干擾的３個(gè)主要原因：１、信號(hào)電流回路和功率電流在地線(xiàn)上交叉部分太多；（電阻性干擾）２、由于電磁感應(yīng)，信號(hào)電流回路中引入了Ldi/dt類(lèi)噪聲；（電感性干擾）３、由于位移電流，信號(hào)電流回路中引入了Cdv/dt類(lèi)噪聲；（電容性干擾）二、敏感信號(hào)布線(xiàn)的一般性原則１、盡量減小高頻大電流回路面積，減小高頻高壓支路銅箔面積，從而抑制干擾源；２、信號(hào)電流回路的地線(xiàn)和功率地單點(diǎn)連接，單獨(dú)走線(xiàn)，從而抑制電阻性干擾；３、盡量遠(yuǎn)離開(kāi)路磁場(chǎng)，最大限度減小信號(hào)電流回路面積，從而減小了接收磁力線(xiàn)的面積，抑制了電感性干擾；４、盡量遠(yuǎn)離高頻高壓支路，盡量和高頻高壓支路垂直走線(xiàn)，從而抑制電感性干擾。同時(shí)，信號(hào)線(xiàn)應(yīng)該盡量伴地走（避雷針原理）。

PCBLayout：電壓型敏感信號(hào)和電流型敏感信號(hào)電壓型控制信號(hào)電壓型反饋信號(hào)電流型控制信號(hào)電流型反饋信號(hào)PCBLayout：共地（共浮地）和單點(diǎn)連接式單點(diǎn)連接的意義：結(jié)構(gòu)上面的單點(diǎn)搭接不一定就是電學(xué)意義上面的單點(diǎn)連接，應(yīng)該從電流回路形式來(lái)判定是否是單點(diǎn)連接。如果搭接電流回路之間不共PCB軌線(xiàn)并行，就是單點(diǎn)連接。浮地也應(yīng)該做到單點(diǎn)連接。干凈的地塊PCBLayout：鋪地塊的意義和注意事項(xiàng)一、意義：1、實(shí)現(xiàn)電流環(huán)路面積最小化同時(shí)不會(huì)增大dv/dt噪聲；2、提高敏感信號(hào)的抗干擾能力（避雷針原理）；3、增大散熱表面積和散熱速度，降低鎮(zhèn)流器的溫升。二、一些注意事項(xiàng)：1、保證足夠的爬電距離；2、完整地塊和reflow虛焊之間的可能聯(lián)系；3、地塊連接和單獨(dú)走地線(xiàn)之間效果對(duì)比；4、PCBLayout：熱源識(shí)別和熱敏元器件布線(xiàn)基本原則鎮(zhèn)流器中最主要的熱源分下面四類(lèi)：1、半導(dǎo)體器件所帶來(lái)的熱（PN結(jié)的結(jié)溫）：

a、MOS管；b、二極管（工頻整流、高頻續(xù)流）2、磁性元件所帶來(lái)的熱（銅損＋鐵損）：

a、電感；b、變壓器；3、電阻元件所帶來(lái)的熱（I2R焦耳熱）：

a、功率檢測(cè)；b、電流檢測(cè)c、限流；d、NTC防浪涌；4、電解電容的自溫升：熱敏元器件布線(xiàn)的基本原則：盡量遠(yuǎn)離熱源。生產(chǎn)線(xiàn)上出現(xiàn)的一些同PCBLayout相關(guān)的問(wèn)題虛焊：焊盤(pán)被放大，導(dǎo)致reflow面存在虛焊；機(jī)械損傷：1、Wave面元器件、機(jī)插件、手插件太靠近panel和傳送帶接觸部位，導(dǎo)致元器件被傳送帶刮傷。

2、機(jī)打件夾具碰壞reflow面的元器件；（歐洲270°機(jī)打，中國(guó)360°機(jī)打）過(guò)孔導(dǎo)電性不好：錫膏不能流到reflow面，金屬化過(guò)孔內(nèi)金屬量太少，導(dǎo)致接觸不好。PCBlayout優(yōu)化的一般過(guò)程1、設(shè)計(jì)工程師在原理圖中詳盡標(biāo)注高壓支路、高頻高壓支路；2、設(shè)計(jì)工程師先向PCB工程師交待元器件位置在PCB的總體布局；3、PCB工程師按照電流回路的基本思路將PCB板布通；4、設(shè)計(jì)工程師校核，PCB工程師修改；（多次重復(fù)）5、PCB工程師將生產(chǎn)線(xiàn)問(wèn)題考慮在內(nèi)，再修改PCB；6、PCB工程師將PCB鋪地塊；7、設(shè)計(jì)工程師最后校核，PCB工程師最后修改并定稿；PCBlayout研討主題回顧1、每類(lèi)線(xiàn)路的功能模塊大致區(qū)分。要能辨別高電壓，大電流以及各種敏感回路，只要有個(gè)起碼的概念。2、地線(xiàn)走法:功率地和信號(hào)地的基本區(qū)分。3、