Protel DXP 2004 SP2印制電路板設計教程 課件 項目7 高散熱圓形PCB設計-LED燈

制作團隊：郭勇、陳開洪、吳榮海項目7高散熱圓形PCB設計—LED燈主要內(nèi)容任務7.1了解LED燈任務7.2LED燈PCB設計技能實訓9LED燈PCB設計項目7高散熱圓形PCB設計——LED燈LED燈由LED驅(qū)動電路板和LED燈板兩部分集成在一起，安裝在燈頭上。

LED燈LED驅(qū)動電路板LED燈板7.1.1產(chǎn)品介紹任務7.1了解LED燈LED燈驅(qū)動電路采用非隔離型恒流驅(qū)動，一般工作電壓在90V～265V之間，采用專用的LED恒流驅(qū)動芯片，芯片內(nèi)部集成高壓金氧半場效晶體管（MOSFET）,工作電流超低，恒流控制，并具有LED短路保護、芯片過熱保護等功能。

電路板原理圖整流濾波AC轉DC降壓式變換電路為LED供電LED燈的印制板面積很小，且需要裝入燈頭中，元器件封裝采用貼片式和通孔式混合，個別元器件在原理圖庫中不存在，需重新設計元器件的原理圖圖形，元器件的封裝要根據(jù)實際需求重新定義。7.1.2設計前準備1.原理圖元器件與元器件封裝設計原理圖元器件1）原理圖中，K1052B需要自行設計，KP1052的封裝名SOP7，利用MiscellaneousDevices.IntLib中的SO-G8進行修改，尺寸不變，引腳少一個。SOP7（修改后）刪除焊盤7修改焊盤8為7扼流圈2）扼流圈的封裝，封裝名ELQ48，引腳1、2用于連接線圈，引腳0為空腳，用于固定元器件。焊盤1、2之間的中心間距為4mm，兩個焊盤0、0和0、2之間的中心間距均為8mm，焊盤X/Y尺寸均為1.5mm，封裝的外框尺寸為11mm×11mm。12003）立式電感，封裝名INDU-0.2。焊盤中心間距200mil，焊盤X/Y尺寸均為80mil，形狀為Round，焊盤編號分別為1和2。4）電解電容封裝有2種，封裝名分別為RB.1/.2和RB.2/.4；兩者差別為外框圓直徑和焊盤間距大小不一，分別為200mil/400mil、100mil/200mil；焊盤X/Y尺寸均為80mil。5）整流橋的封裝，封裝名MBF。焊盤中心左右間距為250mil，上下間距為100mil，焊盤X/Y尺寸為60mil和35mil，形狀為Rectangular，外框的相距為200mil。電解電容橫線表示負極立式電感整流橋燈盤連接器彎腳插針實物封裝實物封裝定位孔連接開孔6）彎腳插針,封裝名HDR2.54-WI-2P。定位孔用焊盤來實現(xiàn)，中心間距為2.54mm，直徑和孔徑大小均設置為0.8mm；引腳焊盤中心間距為2.54mm，X/Y尺寸均為1.5mm，1形狀為Rectangular；定位孔和焊盤之間的中心間距2mm。

8）燈盤連接器，封裝名HDR2.54-CI-2P。采用貼片式，“TopOverlay”畫一個圓圈來表示開孔，開孔半徑為30mil，間距為100mil，貼片焊盤中心間距為280mil，X/Y尺寸均為60mil，形狀為Rectangular；外框尺寸為200mil×100mil。2.原理圖設計LED燈元器件參數(shù)表多數(shù)元器件來自系統(tǒng)自帶的元件庫，要設置好元器件封裝。元器件類別元器件標號庫元器件名元器件所在庫元器件封裝熔絲電阻F1Fuse2MiscellaneousDevices.IntLibCC4532-1812整流橋BD1Bridge1MiscellaneousDevices.IntLibMBF滌綸電容C1CapMiscellaneousDevices.IntLibRAD-0.2電解電容C2CapPol2MiscellaneousDevices.IntLibRB.2/.4（自制）電解電容C3CapPol2MiscellaneousDevices.IntLibRB.1/.2（自制）貼片電阻R1-R3RES2MiscellaneousDevices.IntLibCR3216-1206芯片KP1052U1KP1052自制庫SOP7（自制）貼片二極管VD0DiodeMiscellaneousDevices.IntLibDIODESMC貼片發(fā)光二極管VD1-VD10LED3MiscellaneousDevices.IntLibSMD_LED立式電感L1InductorMiscellaneousDevices.IntLibINDU-0.2（自制）扼流圈L2InductorIronMiscellaneousDevices.IntLibELQ48（自制）彎腳排針（引腳2腳）P1Header2MiscellaneousConnectors.IntLibHDR-WI-2P（自制）燈盤連接器（引腳2腳）P2Header2MiscellaneousConnectors.IntLibHDR-CI-2P（自制）燈板圓形半徑23mm鋁基板使用大面積覆銅兩個板的連接位置要居中外殼空間有限區(qū)域器件不能過高7.1.3設計PCB時考慮的因素驅(qū)動板兩頭不一樣大LED燈圓形布局需要進行預布局驅(qū)動板預留兩個焊盤連接電源結構參數(shù)

LED驅(qū)動電路板的燈板接線端采用彎腳插針結構，安放在側邊中間位置，降壓變換電路布局在燈板接線端附近。

布線采用手工布線方式進行,線寬為1.5mm。

7.2.1從原理圖加載網(wǎng)絡表和元器件封裝到PCB1）新建PCB文件“LED燈.PCBDOC”，單位制為公制；捕獲柵格為0.1mm，設置參考點。2）規(guī)劃LED燈盤電路板。切換工作層KeepOutLayer，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”，參考點為圓心，放置23mm的圓。

1.規(guī)劃PCB任務7.2LED燈PCB設計3）規(guī)劃LED驅(qū)動電路板。執(zhí)行菜單“放置”→“直線”規(guī)劃LED驅(qū)動電路板輪廓。4）工作層設置為Mechanical1，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”命令在Mechanical1層的燈盤圓心的左右兩側距離圓心各1.27mm處分別放置一個半徑為0.7mm的圓用于定位插座插針的開孔位置，最后保存PCB文件。2.LED燈電路板預布局1）預布局。手工放置貼片發(fā)光二極管LED3的封裝SMD_LED，設置標號為VD1；選中VD1，執(zhí)行菜單“編輯”→“裁剪”，用鼠標左鍵單擊VD1將其剪切；執(zhí)行菜單“編輯”→“特殊粘貼”，屏幕彈出“設置粘貼隊列”對話框，單擊“確認”按鈕進行陣列粘貼。粘貼時：1.選擇圓心2.圓心正上方18mm粘貼“Any”選項設置為“Same”2）鎖定預布局

選中元件VD1，單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選中“查找相似對象”，彈出的“查找相似對象”對話框。鎖定選中狀態(tài)False未鎖定

3.從原理圖加載網(wǎng)絡表和封裝到PCB對原理圖文件進行編譯，檢查并修改錯誤。在原理圖編輯器中執(zhí)行菜單“設計”→“UpdatePCBDocumentLED燈.PCBDOC”，在彈出的“工程變化訂單（ECO）”對話框。錯誤,封裝未找到根據(jù)錯誤提示進行修改無原則性錯誤單擊7.2.2LED燈PCB手工布局

執(zhí)行菜單“工具”→“切換快速交叉選擇模式”，實現(xiàn)原理圖文件和PCB文件的元器件交叉選擇。

執(zhí)行菜單“Window”→“垂直排列”，同時顯示原理圖文件和PCB文件。

選中原理圖的元器件，PCB中對應的封裝也被選中,用鼠標直接拖動被選中的封裝可以進行快速布局。1.交互選擇快速布局原理圖選中的元件PCB對應元件被選中元器件的默認旋轉角度為90°，為實現(xiàn)其他角度旋轉，必須先進行旋轉角度設置。執(zhí)行菜單“工具”→“優(yōu)先設定”，屏幕彈出“優(yōu)選項”對話框，選中“General”選項，將“其它”區(qū)中的“旋轉角度”欄設置為5，即每次旋轉5°。2.設置元器件旋轉角度空間限制，不能平直放置

3.底層貼片元器件布局LED驅(qū)動電路板采用單面板設計，既有貼片元器件也有通孔式元器件，其中通孔式元器件放置在頂層，而貼片元器件需布置在底層。選中所有的貼片元件封裝，利用全局修改，將“Layer”（工作層）更改為“BottomLayer”。

底層元器件布局3D圖形

4.元器件手工布局調(diào)整在布局中不能出現(xiàn)通孔式元件與貼片元件焊盤重疊現(xiàn)象。適當調(diào)整元器件間的間距，避免出現(xiàn)違反PCB的最小間距規(guī)則。

5.3D顯示布局情況執(zhí)行菜單“查看”→“顯示3維PCB板”，生成“LED燈.PCB3D”文件，查看該板的3D圖。7.2.3LED燈PCB手工布線

1.布線規(guī)則設置執(zhí)行菜單“設計”→“規(guī)則”，屏幕彈出“PCB規(guī)則及約束編輯器”對話框，選中“Routing”選項下的“Width”設置線寬限制規(guī)則，設置最小寬度為1mm、最大寬度和優(yōu)選尺寸為1.5mm，匹配對象的位置”為“全部對象”。選中“Plane”選項下的“PolygonConnectStyle”，設置覆銅連接方式為“DirectConnect”，匹配對象的位置”為“全部對象”。2.手工布線1）LED燈板布線

1.設計一個局部區(qū)域的覆銅2.復制該覆銅注意：復制時要記住復制的坐標信息3.進行圓形陣列粘貼4.修改敷銅連接網(wǎng)絡5.刪除輸入輸出區(qū)域的敷銅6.重新鋪設覆銅注意：黏貼的坐標和復制的坐標要一致7.輸入輸出區(qū)域重新鋪設導線和覆銅2)LED驅(qū)動電路板布線①工作層切換到BottomLayer②執(zhí)行菜單“放置”→“交互式布線”，連線轉彎采用135°或圓弧。③部分線路采用覆銅來完成布線。④借用L2的空腳0來過渡連線。⑤獨立焊盤布線。1.實訓目的1）了解LED燈電路工作原理。2）掌握圓形陣列粘貼布局方法。3）掌握交互式布局方法。4）進一步掌握PCB的手工布線方法。5）掌握元器件報表的生成方法。技能實訓9LED燈PCB設計2.實訓內(nèi)容1）事先準備好圖7-2所示的LED燈原理圖文件，并熟悉電路原理，觀察LED燈實物。2）進入PCB編輯器，新建PCB文件“LED燈.PCBDOC”，新建元器件庫文件“LED燈.PcbLib”，參考圖7-3～圖7-9設計元器件的封裝。3）載入MiscellaneousDevice.IntLIB、MiscellaneousConnectors.IntLib和自制的LED燈.PcbLib元器件庫。4）編輯原理圖文件，根據(jù)表7-1重新設置好元器件的封裝。5）設置單位制為公制，捕獲和元件網(wǎng)格X/Y尺寸均為0.1mm。6）規(guī)劃LED燈盤PCB。將當前工作層設置為KeepOutLayer，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”命令，以坐標原點為圓心放置一個半徑為23mm的圓。7）規(guī)劃LED驅(qū)動電路PCB。執(zhí)行“放置”→“直線”命令，參考圖7-10形狀和尺寸繪制LED驅(qū)動電路板輪廓。8）將當前工作層設置為Mechanical1，在圓心的左右兩側距離圓心1.27mm處，各放置一個半徑為0.7mm的圓，規(guī)劃完成的LED燈PCB如圖7-11所示，保存該PCB文件。9）參考圖7-13進行LED燈盤PCB預布局。手工放置貼片發(fā)光二極管LED3的封裝SMD_LED，剪切該元件，進行圓形隊列粘貼，以燈板中心為圓心，在18mm的半徑上粘貼對應的10個封裝，最后將粘貼好的10個封裝設置為鎖定狀態(tài)完成預布局。10）打開LED燈原理圖文件，執(zhí)行菜單“設計”→“UpdatePCBD