PCBLayout研討報告課件

PCBLayout研討報告RedCAOApril29,2008目錄1、PCBLayout的重要性分析

2、HID電路拓撲的介紹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)線上出現(xiàn)的一些同PCBLayout相關(guān)的問題

5、PCBlayout優(yōu)化的一般過程

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：完善和欠缺（40％）

a、主拓撲選擇；

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：先進和落后（20％）

10％

40％

5％

45％新產(chǎn)品老產(chǎn)品HID電路拓撲的介紹PCBLayout：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：高頻成分的分類高頻電流電壓頻率分量的歸類：1、對應(yīng)于MOS管工作頻率（100kHz左右或以下）及其高次諧波分量2、對應(yīng)于線路寄生振蕩頻率：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：在線路中，主要引起dv/dt電容性共模干擾和可靠性方面的問題

兩類重要的高頻高壓頻率分量的歸類成分：

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，敏感信號線盡量不要和高頻高壓支路平行走線，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高頻大電壓支路的識別：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示的部分就是高頻大電壓支路。

如下面兩圖中黃色著重標示的部分就是低頻大電壓支路。

如下面兩圖中藍色著重標示的部分就是直流大電壓支路

PCBLayout：芯片管腳類型識別芯片管腳可以分為６類：１、VCC;２、GND；３、輸出管腳：主要功能是輸出控制信號到外部其它電路；４、輸入管腳：主要功能是接收從外部其它電路來的反饋信號；５、輸入輸出雙態(tài)管腳：典型的例子是MOS管的驅(qū)動管腳；６、芯片內(nèi)部電路的外部設(shè)置（補償）管腳：非輸入輸出管腳。PCBLayout：芯片輸入管腳所對應(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時注意兩點：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連接，從而受到的傳導干擾最小。PCBLayout：L6561芯片的管腳類型識別1、VCC2、GND3、輸出管腳：無4、輸入管腳：MULT、CS、ZCD5、輸入輸出雙態(tài)管腳：GD6、外部設(shè)置（補償）管腳：INV、COMPPCBLayout：CCIC芯片的管腳類型識別1、VCC2、GND3、輸入輸出雙態(tài)管腳：無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（補償）管腳：RREF、C_EOL、C_OSC、C_ONMAX、COMIN、C_OFFMAXC_OFFMINPCBLayout：MOS管驅(qū)動電流回路(開通瞬間)PCBLayout：MOS管驅(qū)動電流回路（關(guān)斷瞬間）PCBLayout：MOS管驅(qū)動電流回路PCB布線實例

芯片的地盡量接近MOS管的源極。如果兩者相隔較遠，則可能導致誤動作，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)動芯片的地電位大于MOS管的源極地電位，則MOS管可能會工作于放大狀態(tài)，引起誤動作。所以在PFC電路中，L6561的地應(yīng)該盡量靠近BOOST－MOS源極的檢測電阻的接地端，而無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，盡量實現(xiàn)單點連接。見EHS150W中三個MOS管的柵極驅(qū)動電路的布線。

PCBLayout：敏感信號線的識別1、主電路狀態(tài)檢測信號線；2、控制芯片的輸入輸出信號線；3、開關(guān)（三極管、MOS管）的驅(qū)動信號線；狀態(tài)檢測信號線（傳感器：避免被干擾，保證信息的精準性，提高控制精度）

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

1、燈功率信息檢測；2、ZCD過零檢測和零電流開通；3、電流峰值檢測和過流保護；4、燈電壓信息檢測；5、溫度檢測和溫度保護；芯片管腳電流回路的布線原則

1、芯片的輸入管腳電流回路；

2、芯片的輸出管腳電流回路；

開關(guān)控制元器件電流回路的布線原則

1、三極管電流回路；

2、MOS管驅(qū)動回路；PCBLayout：敏感信號線布線的一般性原則一、敏感信號受到干擾的３個主要原因：１、信號電流回路和功率電流在地線上交叉部分太多；（電阻性干擾）２、由于電磁感應(yīng)，信號電流回路中引入了Ldi/dt類噪聲；（電感性干擾）３、由于位移電流，信號電流回路中引入了Cdv/dt類噪聲；（電容性干擾）二、敏感信號布線的一般性原則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、信號電流回路的地線和功率地單點連接，單獨走線，從而抑制電阻性干擾；３、盡量遠離開路磁場，最大限度減小信號電流回路面積，從而減小了接收磁力線的面積，抑制了電感性干擾；４、盡量遠離高頻高壓支路，盡量和高頻高壓支路垂直走線，從而抑制電感性干擾。同時，信號線應(yīng)該盡量伴地走（避雷針原理）。

PCBLayout：電壓型敏感信號和電流型敏感信號電壓型控制信號電壓型反饋信號電流型控制信號電流型反饋信號PCBLayout：共地（共浮地）和單點連接式單點連接的意義：結(jié)構(gòu)上面的單點搭接不一定就是電學意義上面的單點連接，應(yīng)該從電流回路形式來判定是否是單點連接。如果搭接電流回路之間不共PCB軌線并行，就是單點連接。浮地也應(yīng)該做到單點連接。干凈的地塊PCBLayout：鋪地塊的意義和注意事項一、意義：1、實現(xiàn)電流環(huán)路面積最小化同時不會增大dv/dt噪聲；2、提高敏感信號的抗干擾能力（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：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、地塊連接和單獨走地線之間效果對比；4、PCBLayout：熱源識別和熱敏元器件布線基本原則鎮(zhèn)流器中最主要的熱源分下面四類：1、半導體器件所帶來的熱（PN結(jié)的結(jié)溫）：

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

a、電感；b、變壓器；3、電阻元件所帶來的熱（I2R焦耳熱）：

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

2、機打件夾具碰壞reflow面的元器件；（歐洲270°機打，中國360°機打）過孔導電性不好：錫膏不能流到reflow面，金屬化過孔內(nèi)金屬量太少，導致接觸不好。PCBlayout優(yōu)化的一般過程1、設(shè)計工程師在原理圖中詳盡標注高壓支路、高頻高壓支路；2、設(shè)計工程師先向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)計工程師校核，PCB工程師修改；（多次重復）5、PCB工程師將生產(chǎn)線問題考慮在內(nèi)，再修改PCB；6、PCB工程師將PCB鋪地塊；7、設(shè)計工程師最后校核，PCB工程師最后修改并定稿；PCBlayout研討主題回顧1、每類線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，只要有個起碼的概念。2、地線走法:功率地和信號地的基本區(qū)分。3、