技术
<p><strong>如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数?</strong></p>
<p>很多未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理，比如担心开关电源的干扰问题，PCB layout问题，元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了，使用开关电源设计还是非常方便的。</p>
<p>一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分，有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去，这样使用就更简单了，也简化了PCB设计，但是设计的灵活性就减少了一些。</p>
<p>电感是用绝缘导线（如漆包线）绕制而成的电磁感应元件，是电子电路中常用的元器件之一。电感是闭合回路的一种属性。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这种电流与线圈的相互作用关系称为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利（H）”。它在电路中用字母“L”表示，主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。</p>
<p><strong>1．地线的定义</strong></p>
<p>什么是地线？大家在教科书上学的地线定义是：地线是作为电路电位基准点的等电位体。这个定义是不符合实际情况的。实际地线上的电位并不是恒定的。如果用仪表测量一下地线上各点之间的电位，会发现地线上各点的电位可能相差很大。正是这些电位差才造成了电路工作的异常。电路是一个等电位体的定义仅是人们对地线电位的期望。一个更加符合实际的定义是：信号流回源的低阻抗路径。这个定义中突出了地线中电流的流动。按照这个定义，很容易理解地线中电位差的产生原因。因为地线的阻抗总不会是零，当一个电流通过有限阻抗时，就会产生电压降。因此，我们应该将地线上的电位想象成象大海中的波浪一样，此起彼伏。</p>
<p>电磁兼容性设计与具体电路有着密切的关系，为了进行电磁兼容性设计，设计者需要将辐射（从产品中泄漏的射频能量）减到最小，并增强其对辐射（进入产品中的能量）的易感性和抗干扰能力。而对于低频时常见的传导耦合，高频时常见的辐射耦合，切断其耦合途径是在设计时务必应该给予充分重视的。本文主要讲解PCB设计时要注意的地方，从而减低PCB板中的电磁干扰问题。</p>
<p><strong>PCB的设计原则</strong><br />
由于电路板集成度和信号频率随着电子技术的发展越来越高，不可避免的要带来电磁干扰，所以在设计PCB时应遵循以下原则，使电路板的电磁干扰控制在一定的范围内，达到设计要求和标准，提高电路的整体性能。</p>
<p>整流桥分为半桥和全桥，半桥是将两个二极管按一定的连接方式连在一起组成桥式电路，而全桥是将四个二极管按一定的连接方式连在一起组成桥式电路，它的作用是把交流电转换成单向的直流电。选择整流桥要考虑整流电流、反向峰值电压Urm、导通时间、正向压降Uf、等因素。</p>
<p>一般整流全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A等规格，大一点甚至有50A的都有，而耐压值在25V到1000V不等、甚至更高。</p>
<p><strong>参数设置</strong></p>
<p> 相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。</p>
<p><strong>元器件布局</strong></p>
<p>设计高速系统并不仅仅需要高速元件，更需要天才和仔细的设计方案。设备模拟方面的重要性与数字方面是一样的。在高速系统中，噪声问题是一个最基本的考虑。高频会产生辐射进而产生干扰。边缘极值的速度可以产生振铃，反射以及串扰。如果不加抑制的话，这些噪声会严重损害系统的性能。</p>
<p><strong>一、实现PCB高效自动布线的设计技巧和要点</strong></p>
<p><strong>什么是DC/DC?</strong></p>
<p>DC/DC，DC to DC，直流电转成直流电。</p>
<p>物联网类产品，供电通常是4.2V的锂电池、5V的直流适配器、3.6V的一次性电池等。</p>
<p>而用电的芯片，往往是小于3.3V供电的，高主频的处理器内核电压只有1V多，显示屏背光电压有20多V。一般都不能直接使用供电电压。</p>
<p>DC-DC主要用于不同电压之间的转换。(LDO也可以实现降压转换。)</p>
<p>LED开关电源的研发速度在最近几年中有了明显的技术飞跃，新产品更新换代的速度也加快了许多。作为最后一个设计环节，PCB的设计也显得尤为重要，因为一旦在这一环节出现问题，那么很可能会对整个的LED开关电源系统产生较多的电磁干扰，对于电源工作的稳定性和安全性也都会造成不利影响。那么，PCB的设计怎样做才是正确的呢？</p>
<p>通过最近几年中LED电源的元器件布局研究和市场实践结果证明，即使在研发初期所设计的电路原理图是非常正确，然而一旦PCB的设计出现问题，也会对电子设备的可靠性产生不利影响，例如由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，就会使产品的性能下降，因此在设计PCB板的时候，就需要采用正确的方法。</p>
<p>PCB 设计中有一条很重要的规则是信号层要参考完整的地层或电源层，这样是为了保证信号有一个小的低阻抗回路，减小信号对外干扰。但是，很多情况下参考平面会有分割，如下所述：</p>
<p><strong>一、 参考的电源平面是分割的。</strong></p>
<p>对于此种情形，信号的回流主要靠电源与地之间的分布电容作为回路，这样回路阻抗会很大。要减小信号回流阻抗，有两种方案：</p>
<p>方案一：通过在分割区域两边的电源与地之间增加电容来提供回路。</p>
<p>方案二：通过在两个电源平面之间跨接电容来提供回路。</p>
<p>电子设备及仪器使用的电子元器件,一般需要在长时间连续通电的情况下工作,并且受到环境条件(温度和湿度等)的变化和各种其它因素的影响,（如是在煤矿井下恶劣的条件下工作）因此要求它必须具有高的可靠性和稳定性。 保证电子器件的质量和焊接质量,是整机生产中的两个关键环节。</p>
<p>为了保证整机使用的电子器件的质量,必须在装配前对它们进行严格的检验和老化筛选。一般电子器件在出厂前已进行,叫做”出厂老化”。但由于每个使用行业的特殊要求,像军工和煤矿这样的企业,所以在使用前必须对器件进行进一步的老化筛选。</p>
<p>1、元器件失效的普遍规律和相应对策</p>
<p>在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析：</p>
<p>一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出。</p>
<p>高频电路说白了就是无线电电路，但是不涉及微波电路（微波用于处理一千兆赫兹以上电路，要从物理学的电磁场入手，跟我们常见的电路很不一样），用于无线电波发射、接收、调制、解调、放大等等。</p>
<p>数字电路处理数字信号，数字信号只有高低两种信号（比如，CMOS工艺的数字电路工作范围0-3.3伏，0-0.8伏认为是低电平，2.4-3.3伏认为是高电平，其他电压认为是无效，将所有电信号分成高低电平组成的序列），适于高速处理、高精度处理、和计算机接口，直接用计算机处理。</p>
<p>模拟电路不将电平区分，所有连续信号一起处理（自然界的宏观物理量都是连续的），用于电源、放大、滤波等等。</p>
<p>电路中的降压电容的容量大小决定了降压电路中的电流大小，可以根据负载电流的需要选择降压电容的容量大小，220V、50Hz的交流电路中，如表是电容降压电路中电流大小与容量之间的关系，表中所示电流为特定降压电容器容量下的最大电流值。</p>
<p>众所周知，当电源的输出端超过额定负载或短路时，会对电源造成损坏，以至造成系统不能正常工作。针对于此我们在设计电源时要对产品进行限流保护设计。那么方法很多，我们可以将他设计到电源的输入端或者设计到电源的输出端。要达到最佳的设计方法就要以实际的情况而定，以下几种方法都是常用的电流控制方法：</p>
<p>通常所说的贴片电容是指MLCC,即多层陶瓷片式电容(Multilayer Ceramic Capacitors)，又称为片式电容或片容。常规贴片电容按材料分为COG(NPO),X7R,Y5V,按照英制标准，其引脚封装通常有以下12种型号： 0201，0402，0603，0805，1206，1210，1812，1825，2225， 3012、3035。</p>
<p>其中：</p>
<p>0201，0402，0603，0805，1206为常见封装尺寸的贴片电容，容量范围一般在0.5pF~1uF。1210，1812，1825，2225， 3012、3035为大规格贴片电容，容量范围在1uF~100uF。</p>
<p>PCB设计纷繁复杂，各种意料之外的因素频频来影响整体方案的达成，如何能驯服性格各异的零散部件?怎样才能画出一份整齐、高效、可靠的PCB图?今天让我们来盘点一下。</p>
<p>PCB设计看似复杂，既要考虑各种信号的走向又要顾虑到能量的传递，干扰与发热带来的苦恼也时时如影随形。但实际上总结归纳起来非常清晰，可以从两个方面去入手：</p>
<p>说得直白一些就是：“怎么摆”和“怎么连”。</p>
<p>听起来是不是非常easy?让我们先来梳理下“怎么摆”：</p>
<p>如图是电容耦合电路。在前后两级电路（或两个单元电路）之间的是耦合电容，如果是在两级放大器之间又可以称为级间耦合电容。</p>
<img alt="电容耦合电路" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="8bdc745d-10eb-48be-985f-c3aa279bb339" src="/sites/default/files/inline-images/%E7%94%B5%E5%AE%B9%E8%80%A6%E5%90%88%E7%94%B5%E8%B7%AF.jpg" />
