案例L開關(guān)電源單面電路板設(shè)計實施方案

1、個人收集整理僅供參考學(xué)習(xí) 案例1L4978開關(guān)電源單面電路板設(shè)計 圖10 1所示為L4978開關(guān)電源電路原理圖 該電源為一非隔離型 DC/DC變換器，核心元件是ST公司生產(chǎn)地開關(guān)電源芯片 L4978.該電路 允許輸入電壓范圍為 555V,輸出電壓范圍為 3.350V（此開關(guān)電源為降壓型，輸出電壓小于輸 入電壓）,最大輸出電流可達(dá)到 2A. b5E2RGbCAP 圖中電阻R1和電容C3決定系統(tǒng)工作頻率 丄4978最高允許頻率為 500KHz.電阻R3和R4構(gòu) 成電壓反饋電路，分壓比決定輸出電壓地高低 .R4地阻值為4.7K Q ,調(diào)整R3地阻值，可改輸出 電壓.如表10 1所示為輸出電壓與 R3

2、阻值關(guān)系.p1EanqFDPw 表10 1輸出電壓與R3阻值關(guān)系列表 下面從電路原理圖開始進(jìn)入L4978開關(guān)電源PVB設(shè)計之旅. 10.1.1 原理圖設(shè)計 1. 建立文件夾 在D盤建立一個文件夾，名稱為：L4978. 2. 創(chuàng)建項目物件 1）啟動 Protel DXP. 2）執(zhí)行菜單命令File/New/PCB Project,系統(tǒng)建立一個項目文件，默認(rèn)文件名為:PCB Project1 .P RJPCB. DXDiTa9E3d 3）執(zhí)行菜單命令File/Save Project,將新建項目文件換名保存，選擇文件路徑并輸入新 建項目文件名 L4978,完成D:L4978L4978.PRJPCB

3、項目文件地建立.RTCrpUDGiT 3. 創(chuàng)建一個性地原理圖文件 1）執(zhí)行菜單命令File/New/Schematic,新建一原理圖文件. 2）然后執(zhí)行菜單命令File/Save 命令,選擇路徑并輸入文件名L4978,建立一個原理圖文 件 D:L4978L4978.SCHDOC. 5PCzVD7HxA 4. 載入元件庫 該電路元件列表如表102 所示. 表102 L4978開關(guān)電源元件列表 由表102可以看出L4978開關(guān)電源涉及地元件除L4978原理圖元件需自己制作外，其余都 是系統(tǒng)默認(rèn)集成元件庫 Miscalla neousDevices.LVTlib 和 Miscalla neous

4、Connevtors.lntLib內(nèi)地元件.jLBHrnAiLg 5. 繪制原理圖 （1）參數(shù)設(shè)定 執(zhí)行菜單命令Design/docement Options,將電氣柵格屬性設(shè)為10mil. （2）放置元件 1）單擊原理圖編輯器下部面板標(biāo)簽”Libraries ” ,打開元件庫面板，選擇 Miscellaneous Devices .In tLib元件庫.xHAQX74J0X 2）單擊 Res2元件，再按Place Res2 按鈕，按Tab鍵修改器屬性，序號改為，序號改為 R1,Comment項設(shè)為不可見，將右側(cè)Value值設(shè)為20K,觀察元件封裝是否為 AXIAL-0.4,是就 按 OK.L

5、DAYtRyKfE 3）將光標(biāo)拖到合適位置，利用空格鍵旋轉(zhuǎn)元件地方向，單擊鼠標(biāo)左鍵，完成電阻R1放置;系統(tǒng) 處于放置Res2狀態(tài),序號自動加1變?yōu)镽2,單擊鼠標(biāo)左鍵，完成電阻R2放置;與此類同，完成 R3.R4 地放置.Zzz6ZB2Ltk 4）在元件庫中，單擊Cap元件，再按Place Cap按鈕.按Tap鍵修改器屬性，序號改為 C2,Comment項設(shè)為不可見，將右側(cè) Value值設(shè)為2.2卩F,元件封裝改為 RAD-0.1,按OK按 鈕.dvzfvkwMI1 5）將光標(biāo)拖到合適位置，利用空格鍵旋轉(zhuǎn)元件地方向，單擊鼠標(biāo)左鍵，完成電容C2放置;系統(tǒng) 仍處于放置Cap狀態(tài)，序號自動加1變?yōu)镃3

6、,單擊鼠標(biāo)左鍵，完成電阻C3放置；與此類同，完 成 C4.C5.C6 地放置.rqyn14ZNXI 6）在元件庫中，單擊Cap Pol1元件，安按Place Cap Pol1 按鈕，按上述相同做法，完成C1.C7 地放置.EmxvxOtOco 7）在元件庫中，單擊In ductor元件.再按Place In ductor按鈕.按上述相同做法，完成L1地 放置.SixE2yXPq5 8）在元件庫中，單擊D Schottky 元件.再按Place D Schottky 按鈕.按上述相同做法，完成 D1 地放置.6ewMyirQFL 9）將元件庫換為 Miscellaneous Connenctor

7、s.IntLib元件苦.選擇 Head 2 元件，按 Place Head2按鈕，按上述相同做法，完成JP1.JP2地放置.kavU42VRUs 制作元件L4978 Protel DXP元件庫中沒有L4978,只能自己做了，這種情況在電子行業(yè)中是很常見地，學(xué)會 自己制作元件是很必要地.y6v3ALoS89 1）執(zhí)行菜單命令Design/Make Project Library.系統(tǒng)建立一個項目專用元件庫，將已 放置在圖面上地元件自動載入該庫，文件名為:L4978.SCHLIB.系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)到原理圖元件 編輯器中.M2ub6vSTnP 2）單擊元件編輯器中 Add按鈕,將新元件名重命名為 L497

8、8. 3）利用Place/Rectangle命令繪制一個 150mil（W）*80mil（H） 地矩形. 4）執(zhí)行菜單命令Place/Pin 放置元件管腳.按Tab編輯管腳屬性，如圖10 2所示.將管 腳序號設(shè)為1,名稱為Gnd,并按圖10 1所示放置1號腳.OYujCfmUCw 此時系統(tǒng)仍處于放置管腳狀態(tài)，序號自動加1,變?yōu)?,將名稱改為SS,并按圖10 1所示 位置2號腳. 依次完成34567.8腳地放置.如有不合適地地方,可稍加修整 放置元件L4978 1）單擊面板上Place按鈕，將剛完成地元件 L4978放置到原理圖編輯器,按Tab鍵修改屬性 序號為 U1.增加 Value屬性為L4

9、978,如圖10 3所示單擊” Models List For*.L4978 ”中 Add按鈕添加元件封裝.eUts8ZQVRd 16 / 16 2）在系統(tǒng)彈出地如圖 104所示Add New Model對話框中,選擇Footpint選項. 3）系統(tǒng)彈出10 5 所示PCB Model對話框，在Name框內(nèi)輸入L4978封裝號DIP-8. 如果對封裝毫不熟悉，可按Browse按鈕瀏覽查詢. 4) 按OK按鈕,再按OK按鈕,拖動鼠標(biāo)放置L4978. (5)調(diào)整元件 調(diào)整元件包括元件地屬性位置方向圖106所示為元件布置好后地結(jié)果 布線 執(zhí)行菜單命令Place/Wire進(jìn)行布線工作原理圖布線工作可與

10、調(diào)試元件穿插進(jìn)行這一 方面和PBC布線差距較大布線后地結(jié)果如圖10 1所示 sQsAEJkW5T 生成網(wǎng)絡(luò)表 首先自己觀察原理圖有無差錯，然后啟動Prltel DXP提供地各種校驗工具，根據(jù)設(shè)定規(guī)則對 繪制地原理圖進(jìn)行檢查，并做進(jìn)一步地調(diào)查和修改，保證原理圖正確無誤，為后續(xù)地電路板設(shè) 計做準(zhǔn)備.GMslasNXkA 執(zhí)行菜單命令Design/Netlisit For Document/Protel.生成網(wǎng)絡(luò)表.TirRGchYzg 10.1.2 PCB 設(shè)計 繪制完原理圖，下面我們開始L4978開關(guān)電源單面電路板地制作. 1創(chuàng)建PCB文檔 1）執(zhí)行菜單命令File/New/PCB. 系統(tǒng)建立一

11、個PCB文件，默 認(rèn)文 件名為 PCB1. PcbDOC7EqZcWLZNX 2）執(zhí)行菜單命令File/Save, 將PCB文件名改為L4978.PcbDOC. 2.板層設(shè)置 因為該電路元件比較少，我們采用單層板. 執(zhí)行菜單命令Design/BoardLayers否則顯示 x ,如圖 10 9 所示.AVktR43bpw 4）檢查結(jié)果完全正確，單擊Execute Changes按鈕，將網(wǎng)絡(luò)表和元件載入 PCB編程中. 5）單擊Close按鈕，關(guān)閉Engineering Chage Order對話框，即可看見載入地元件和預(yù)拉線 如圖 1010 所示.ORjBnOwcEd 7. 元件布局 1) 執(zhí)

12、行菜單命令Tools/AutoPlacement/AutoPlacer,對元件進(jìn)行自動布局 ,自動布局 規(guī)則選” Cluster Placer ” . 2MiJTy0dTT 2) 自動布局后地 PCBF如圖1011所示. 8手工調(diào)整 位置方向調(diào)整 對于單面板來說，元件布置和方向很重要，它決定了布線能否完全不通是否路徑短而且順暢 飛線地多少等,并最終決定了這板是否可以使用 gliSpiue7A 調(diào)整元件布置可執(zhí)行Edit/Move級聯(lián)菜單命令,也可以直接用鼠標(biāo)拖動. 改變元件方向可以采用編輯屬性方式，更簡潔地方式是在移動或拖動元件地過程中，按空格 鍵改變元件地旋轉(zhuǎn)角度.uEh0U1Yfmh (2

13、) 修改元件焊盤屬性 1) 利用Edit/Find similar Objects菜單命令,或使用組合鍵Shift+F,查找所有焊盤 單擊查詢控制面板按鈕ISSpect,將所有焊盤圖層由復(fù)合層改為底層.IAg9qLsgBX 2) 編輯CN1.CN2.L1三個元件地焊盤,將焊盤外徑設(shè)為100mil/100mil, 孔徑設(shè)為 50mil. WwghWvVhPE (3) 調(diào)整電路板尺寸 在元件布局調(diào)整過程中，發(fā)現(xiàn)電路地尺寸比較大，現(xiàn)在將它改成50mm*50m地電路板. 1) 在命令空閑狀態(tài)，按鍵盤” Q”鍵,切換系統(tǒng)度量單位成公制 2) 編輯電路板物理邊界地一條邊地屬性，設(shè)置起點坐標(biāo)為(0,0).設(shè)

14、置終點坐標(biāo)為(50mm,0); 編輯第二條邊地屬性，將起點坐標(biāo)設(shè)為(50mm,0),設(shè)置終點坐標(biāo)為(50mm,50mm);編輯第 三條邊地屬性，將起點坐標(biāo)設(shè)置為(50mm,50mm),設(shè)置終點坐標(biāo)為(0,50mm);編輯第四條 邊地屬性，將起點坐標(biāo)設(shè)為(0,50mm),設(shè)置終點坐標(biāo)為(0,0);入此，一個50mm*50mr地電 路板物理邊界就調(diào)整好了. asfpsfpi4k 參照物理邊界調(diào)整方式調(diào)整電路板地電氣邊界 按鍵盤” Q鍵，切換系統(tǒng)度量單位成英制. (4) 重新調(diào)整元件位置地方向 重新調(diào)整后地電路板如圖10 2所示. 為便于電路板地安裝，在電路板地四個角各布置 4個安裝孔. 1) 執(zhí)行

15、菜單命令Place/Pad,光標(biāo)變成十字形，并帶著一個焊盤. 2) 按Tap鍵，編輯板盤屬性，焊盤外徑設(shè)為160mil/160mil, 外徑為120mil,圖層由復(fù)合層 改為底層.ooeyYZTjj1 3) 依次在每個角放一個焊盤,雙擊靠近PCB基準(zhǔn)點處焊盤,編輯它地屬性,X和Y坐標(biāo)均設(shè)為 4mm.并選擇Lock選項瑣定該焊盤.依次編輯其他三個焊盤，使之坐標(biāo)分別為 (46mm,4mm).(46mm,46mm和(4mm,46mm).BkeGuinkxi 4) 將圖層切換到禁止布線層 .執(zhí)行菜單命令Place/Full Circle,增加安裝孔周邊地禁 布線.禁布線距焊盤中心地距離.應(yīng)不小于安裝螺

16、母最大外徑.PgdOOsRlMo 加安裝孔后地電路板如圖 1013 所示. 后，電流流向簡潔流暢；控制回路要求從輸出端單點接地；R1,C3振蕩回路及 R2,C5補(bǔ)償 回路盡量靠近U1（L4978）相應(yīng)管腳.3cdXwckm15 9. 規(guī)則設(shè)置 1）執(zhí)行菜單命令Design/Rules,打開”電路板規(guī)則設(shè)置”按鈕，進(jìn)行電路板規(guī)則設(shè) 置. 2）打開 Routing 欄 Layer 選項，將 Toplayer 設(shè)置為 Not Used,將 Bottom layer 設(shè)置為 Any. h8c52WOngM 3）打開Routing欄 Width選項，將布線寬度設(shè)置為10 100mil,推薦寬度設(shè)為 40

17、mil. 10. 布線 執(zhí)行菜單命令A(yù)uto Route/All,啟動自動布線操作.自動布線結(jié)果如圖1015所 示.（如果一次布線地結(jié)果不很理想，可重復(fù)布線操作，至基本滿意位置.）v4bdyGious 11. 手工調(diào)整布線 自動布線結(jié)束后，需要對布線進(jìn)行手工調(diào)整.調(diào)整重點是地線，其次是電源問題 （1）地線調(diào)整 地線地調(diào)整不是單是寬度，走向地調(diào)整由于這是一個開關(guān)電源電路，最高頻率可達(dá) 500KHZ,為了避免電磁干擾丄4978集成電路及其周 圍輔助元件,要求單點 接 地.J0bm4qMpJ9 1）將圖層轉(zhuǎn)換到底板層 2）執(zhí)行菜單命令Place/lnteractive Rounting,對接地網(wǎng)絡(luò)重

18、新布線 ，系統(tǒng)自動 刪除原來地布線 XVauA9grYP 電源回路調(diào)整 電源回路調(diào)整包括輸入和輸出兩部分電源回路地布線一方面要加寬，另一方面要 注意電流地流向應(yīng)利于濾波 （3）其他回路地調(diào)整 布線要短，要流暢 一般，布線地調(diào)整不會一步到位，會有反復(fù)，直至滿意為止如圖1016所示為調(diào)整 后地電路圖 12. 多邊形敷銅 圖1016所示已能滿足使用要求了但是如果感覺還不完善，還要將電源和地線出 入口部分放置多邊形填充敷銅，而且不要鏤空地 bR9C6TJscw 1）單擊繪圖工具欄中地按鈕，或執(zhí)行菜單命令Place/Ploygong Plane. 2）在彈出地多邊形填充設(shè)置對話框內(nèi)確定格柵尺寸為20mi

19、l，線寬度為22mil（大于格 柵尺寸即可），填充形式只要不是 None就可以，網(wǎng)絡(luò)選擇地線（Gnd），選擇Pour Over Same Net選項 ”多邊形填充設(shè)置”對話框如圖1017所示 pN9LBDdtrd 3）單擊OK按鈕,光標(biāo)變成帶十字光標(biāo)地箭頭單擊鼠標(biāo)，確定多邊形填充地各個角點 單擊鼠標(biāo)右鍵，生成接地地多邊形填充 DJ8T7nHuGT 4）用同樣地辦法,生成Vin和Vout網(wǎng)絡(luò)地敷銅操作 ! 置 !：! *!*!: :!“Ll!i:BI :! !.; ! r;!: =IB:!-I:il-! !:; !：!=!；： i.iaiainoi. ； ?!：?! Ill 怦器:黑黒：雷! 5

20、）敷銅地電路板如圖1018所示 13. DRC 檢查 執(zhí)行菜單命令Tools/Desgin Rule Check,對電路板進(jìn)行設(shè)計規(guī)則檢查并自動生成 DRC檢查報表 L4978.DRC如下：QF8lD7bvUA Protel Desig n System Desig n Rule Check PCB File:L4978L4978 P CBDOC Date :2005-7-20 Time :8:07:25 Process ing Allowed)(AII),(AII) Rule Violatio ns:0 Rule:Short-Circuit 4B7a9QFw9h Con strai nt(A

21、llowed=Not Processing Rule:Broken-Net Constraint(All) Rule Violatio ns:0 Processi ng Rule:Cleara nee Con stra nt(G ap=10mil)(AII),(AII)ix6iFA8xoX Rule Violatio ns:0 Processi ngRule:Width Con strai nt(Mi n=10mil)(Max=118.11mil)(Prefered=100mil)(AII)wt6qbkCyDE Rule Violatio ns:0 Kp5zH46zRk Processi ng

22、 RuIe:HoIe Size Con strai nt(Mi n=1mil)(Max=100mil)(AII) Rule Violatio ns:0 Violati ons Detected:0 Time Elapsed :00:00:01 檢查結(jié)果沒有任何違反設(shè)計規(guī)則地情況. 14. 完成 至此丄4978開關(guān)電源電路板就設(shè)計完成了.只需要將L4978.PcbDoc文檔交給電路板制造商 就可以生產(chǎn)電路板了.如圖1019所示為L4978開關(guān)電路板3D效果圖.Yl4HdOAA6l iiil.!?: iii:!7:T:?: .sIB:z!-i:lliiiis ;_!+;. :;i!?!B I:-.

23、; 15. 后續(xù)工作 一般在電路板設(shè)計完成后，還需要生成元件清單，打印圖紙等，這里就不一一介紹了 . 版權(quán)申明 本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計等在網(wǎng)上搜集整理. 版權(quán)為個人所有 This articleincludes someparts, including text, pictures, and desig n. Copyright is pers onal own ership.ch4Pjx4Bii 用戶可將本文地內(nèi)容或服務(wù)用于個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞，以及其 他非商業(yè)性或非盈利性用途，但同時應(yīng)遵守著作權(quán)法及其他相關(guān)法律 地規(guī)定，不得侵犯本網(wǎng)站及相關(guān)權(quán)利人地合法權(quán)利.除此以外，將本 文任何內(nèi)容或服務(wù)用于其他用途時，須征得本人及相關(guān)權(quán)利人地書面 許可，并支付報酬.qd3YfhxCzo Users may use the contents or services of this article for personal study, research or appreciation, and other non-commercial or non-profit purposes, but at the sam