開關電源PCB板設計步驟
一、從原理圖到PCB的設計流程
建立元件參數-》輸入原理網表-》設計參數設置-》手工布局-》手工布線-》驗證設計-》復查-》CAM輸出。
二、參數設置
相鄰導線間距必須能滿足電氣安全要求，而且為了便于操作和生產，間距也應盡量寬些。最小間距至少要能適合承受的電壓，在布線密度較低時，信號線的間距可適當地加大，對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距，一般情況下將走線間距設為焊盤內孔邊緣到印制板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時導致焊盤缺損。當與焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。
三、元器件布局
實踐證明，即使電路原理圖設計正確，印制電路板設計不當，也會對電子設備的可靠性產生不利影響。例如，如果印制板兩條細平行線靠得很近，則會形成信號波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲；由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，因此，在設計印制電路板的時候，應注意采用正確的方法。每一個開關電源都有四個電流回路：
（1）、電源開關交流回路
?。?）、輸出整流交流回路
（3）、輸入信號源電流回路
?。?）、輸出負載電流回路 輸入回路通過一個近似直流的電流對輸入電容充電，濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用；類似地，輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量，同時消除輸出負載回路的直流能量。所以，輸入和輸出濾波電容的接線端十分重要，輸入及輸出電流回路應分別只從濾波電容的接線端連接到電源；如果在輸入/輸出回路和電源開關/整流回路之間的連接無法與電容的接線端直接相連，交流能量將由輸入或輸出濾波電容并輻射到環境中去。電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流，這些電流中諧波成分很高，其頻率遠大于開關基頻，峰值幅度可高達持續輸入/輸出直流電流幅度的5倍，過渡時間通常約為50ns.這兩個回路最容易產生電磁干擾，因此必須在電源中其它印制線布線之前先布好這些交流回路，每個回路的三種主要的元件濾波電容、電源開關或整流器、電感或變壓器應彼此相鄰地進行放置，調整元件位置使它們之間的電流路徑盡可短。
建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似，最佳設計流程如下：
◆放置變壓器
◆設計電源開關電流回路
◆設計輸出整流器電流回路
◆設計輸入電流源回路和輸入濾波器設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局時，要符合以下原則：
?。?）首先要考慮PCB尺寸大小。PCB尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。電路板的最佳形狀矩形，長寬比為3:2或4:3，位于電路板邊緣的元器件，離電路板邊緣一般不小于
?。?）放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集；
?。?）以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元器件應均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接，去耦電容盡量靠近器件的
?。?）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數。一般電路應盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易，易于批量生產。
?。?）按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。
?。?）布局的首要原則是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把有連線關系的器件放在一起。
?。?）盡可能地減小環路面積，以抑制開關電源的輻射干擾。
四、布線開關電源中包含有高頻信號
PCB上任何印制線都可以起到天線的作用，印制線的長度和寬度會影響其阻抗和感抗，從而影響頻率響應。即使是通過直流信號的印制線也會從鄰近的印制線耦合到射頻信號并造成電路問題（甚至再次輻射出干擾信號）。因此應將所有通過交流電流的印制線設計得盡可能短而寬，這意味著必須將所有連接到印制線和連接到其他電源線的元器件放置得很近。印制線的長度與其表現出的電感量和阻抗成正比，而寬度則與印制線的電感量和阻抗成反比。長度反映出印制線響應的波長，長度越長，印制線能發送和接收電磁波的頻率越低，它就能輻射出更多的射頻能量。根據印制線路板電流的大小，盡量加租電源線寬度，減少環路電阻。同時、使電源線、地線的走向和電流的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。接地是開關電源四個電流回路的底層支路，作為電路的公共參考點起著很重要的作用，它是控制干擾的重要方法。因此，在布局中應仔細考慮接地線的放置，將各種接地混合會造成電源工作不穩定。
在地線設計中應注意以下幾點：
1、正確選擇單點接地通常，濾波電容公共端應是其它的接地點耦合到大電流的交流地的唯一連接點，同一級電路的接地點應盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應接在該級接地點上，主要是考慮電路各部分回流到地的電流是變化的，因實際流過的線路的阻抗會導致電路各部分地電位的變化而引入干擾。在本開關電源中，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而采用一點接地，即將電源開關電流回路（中的幾個器件的地線都連到接地腳上，輸出整流器電流回路的幾個器件的地線也同樣接到相應的濾波電容的接地腳上，這樣電源工作較穩定，不易自激。做不到單點時，在共地處接兩二極管或一小電阻，其實接在比較集中的一塊銅箔處就可以。
2、盡量加粗接地線若接地線很細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使電子設備的定時信號電平不穩，抗噪聲性能變壞，因此要確保每一個大電流的接地端采用盡量短而寬的印制線，盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線》電源線》信號線，如有可能，接地線的寬度應大于3mm，也可用大面積銅層作地線用，在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用。進行全局布線的時候，還須遵循以下原則：
?。?）、布線方向：從焊接面看，元件的排列方位盡可能保持與原理圖相一致，布線方向最好與電路圖走線方向相一致，因生產過程中通常需要在焊接面進行各種參數的檢測，故這樣做便于生產中的檢查，調試及檢修（注：指在滿足電路性能及整機安裝與面板布局要求的前提下）。
?。?）、設計布線圖時走線盡量少拐彎，印刷弧上的線寬不要突變，導線拐角應≥90度，力求線條簡單明了。
（3）、印刷電路中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。即讓某引線從別的電阻、電容、三極管腳下的空隙處“鉆” 過去，或從可能交叉的某條引線的一端“繞”過去，在特殊情況下如何電路很復雜，為簡化設計也允許用導線跨接，解決交叉電路問題。因采用單面板，直插元件位于top面，表貼器件位于bottom面，所以在布局的時候直插器件可與表貼器件交疊，但要避免焊盤重疊。
3.輸入地與輸出地本開關電源中為低壓的DC-DC，欲將輸出電壓反饋回變壓器的初級，兩邊的電路應有共同的參考地，所以在對兩邊的地線分別鋪銅之后，還要連接在一起，形成共同的地。
五、檢查
布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則，同時也需確認所制定的規則是否符合印制板生產工藝的需求，一般檢查線與線、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求。電源線和地線的寬度是否合適，在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。注意：有些錯誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時會出錯；另外每次修改過走線和過孔之后，都要重新覆銅一次。
六、復查根據“PCB檢查表”
內容包括設計規則，層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置，還要重點復查器件布局的合理性，電源、地線網絡的走線，高速時鐘網絡的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。
七、設計輸出輸出光繪文件的注意事項
a. 需要輸出的層有布線層（底層）、絲印層（包括頂層絲印、底層絲印）、阻焊層（底層阻焊）、鉆孔層（底層），另外還要生成鉆孔文件（NCDrill）
b. 設置絲印層的Layer時，不要選擇PartType，選擇頂層（底層）和絲印層的Outline、Text、Linec.在設置每層的Layer 時，將Board Outline選上，設置絲印層的Layer時，不要選擇PartType，選擇頂層（底層）和絲印層的Outline、Text、Line.d.生成鉆孔文件時，使用PowerPCB的缺省設置，不要作任何改。
開關電源的PCB板布局走線
脈沖電壓連線盡可能短，其中輸入開關管到變壓器連線，輸出變壓器到整流管連接線。脈沖電流環路盡可能小如輸入濾波電容正到變壓器到開關管返回電容負。輸出部分變壓器出端到整流管到輸出電感到輸出電容返回變壓器電路中X電容要盡里接近開關電源輸入端，輸入線應避免與其他電路平行，應避開。Y電容應放置在機殼接地端子或FG連接端。共摸電感應與變壓器保持一定距離，以避免磁偶合。如不好處理可在共摸電感與變壓器間加-屏蔽，以上幾項對開關電源的EMC性能影響較大。
輸出電容- -般可采用兩只一只靠近整流管另一只應靠近輸出端子，可影響電源輸出紋波指標，兩只小容里電容并聯效果應優于用一只大容里電容。發熱器件要和電解電容保持- -定距離，以延長整機壽命，電解電容是開關電源壽命的瓶勁，如變壓器、功率管、大功率電阻要和電解保持距離，電解之間也須留出散熱空間，條件允許可將其放置在進風口控制部分要注意：高阻抗弱信號電路連線要盡里短如取樣反饋環路，在處理時要盡里避免其受干擾、電流取樣信號電路，特別是電流控制型電路，處理不好易出現一一些想不到的意外，其中有一些技巧現以3843電路舉例見圖（1）圖-效果要好于圖二，圖=在滿載時用示波器觀測電流波形上明顯疊加尖刺，由于干擾限流點比設計值偏低，圖一則沒有這種現象、還有開關管驅動信號電路，開關管驅動電阻要靠近開關管，可提高開關管工作可靠性，這和功率MOSFE高直流阻抗電壓驅動特性有關。
開關電源PCB布局注意事項
首先還是借用眾多高速先生粉絲所提到的優先觀點，不管是布局還是布線優先參考芯片datasheet，一般手冊中都會給出layout guide指導，如下圖1所示：
圖1 ：某電源芯片layout guide
有了設計指導參考以后，貌似layout 工程師剩下就是看圖設計？哈哈，當你的單板設計變成圖2所示（很多時候我們單板空間有限，資料不是時時都能準備齊全的）：
圖2：結構限制單板空間不足
這時我們又該怎么去權衡我們的設計？在平常設計開關電源時還是有一些設計經驗可循的（特殊非常規類開關電源設計，一定要按datasheet設計）。
第一步：確定開關電源模塊在PCB板上的位置，開關是一個強烈的EMI輻射源，應遠離時鐘、接口等敏感器件擺放，然后盡量的靠近我們的用電端，同時考慮散熱和裝配性等因素。
第二步：確定原理框圖中主電源通道，地的區別（電源地 、信號地、其他信號地）如下圖3所示：主電流通道（紅色）；地的區別（玫紅色和青綠色） ；反饋通道（藍色）
圖3
第三步：確定原理框圖中各個部分的核心器件：輸入濾波、開關管、控制電路、輸出濾波器件的擺放。
1.開關管：布局緊湊，布局考慮大電流通道，輸入輸出的地能夠直接相連。
2. 輸入濾波：緊靠開關管，確保能做到大電流先濾波再進入開關管。
3. 輸出濾波：緊靠開關管，確保大電流先濾波再進入單板平面。
4. 輸入輸出回路：MOS管回路，續流管回路要盡量小。
5. 控制電路：
?。?）控制電路的比較電路，靠近控制芯片擺放；
?。?）控制電路的采樣電路，采樣電阻放在輸出濾波與比較電路的中間，布局時保證采樣電路盡量靠近芯片管腳，靠近比較電路；
?。?）控制電路本身的濾波網絡，電容盡量靠近相應管腳；且相關控制信號器件也盡量靠近芯片。
下面我們來看看我們設計中常見到的開關電源的布局應用：
圖4-1：原理圖
圖4-2：布局展示
此類電源在我們單板很常見吧！接下來我們看看下面的原理圖和布局展示：
圖5-1：原理圖
圖5-2：布局展示