PCB设计原则详解

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：对PCB总的要求是质量好、散热效果好、绝缘强度高、机械强度高。造价低的PCB的板面尺寸不能小；过大的PCB走线长，阻抗增加，抗噪声干扰、电磁干扰能力下降。确定了PCB的大小以后，再根据电路原理图的工作原理对元器件进行布局。3）印制电路板的地线和电源输出线应尽可能采用较宽的线。4）PCB导线的宽窄是由流过元器件间的电流大小决定的。

对PCB总的要求是质量好、散热效果好、绝缘强度高、机械强度高。造价低的PCB的板面尺寸不能小；过大的PCB走线长，阻抗增加，抗噪声干扰、电磁干扰能力下降。电路板的最佳形状是矩形，长宽比为4∶3或3∶2。电路板面尺寸大的，应在长度方向的两边用金属长条加固，以增大机械强度。一般电路板的大小是根据用户要求和设备的空间来确定的。确定了PCB的大小以后，再根据电路原理图的工作原理对元器件进行布局。布局的原则如下：

1）易发热的元器件、易产生干扰的元器件尽量靠近电路板的上方边缘，如交流滤波电容、变压器、大电流整流二极管等。各发热元器件要留有一定的散热空间，不妨碍散热片的拆装。

2）信号传送元器件应远离大电流、高电压，避免对信号电流的影响。如开关电源的反馈控制信号、脉宽调制信号、CPU输出信号、逻辑控制信号等应远离电磁场，防止受到干扰。

3）高频元器件应远离输入、输出组件，高频电路周围的元器件要紧靠高频元器件，它们之间的距离要短。对高频元器件要进行良好的屏蔽，设法减小它们之间的分布参数和相互间的电磁干扰。

4）带有高电位的元器件之间要有一定的距离，以免元器件放电发生意外短路。高压元器件应布局在远离维修、调制的地方，这对调试、维修安全有利。

5）各个功能回路的元器件应按原理图的信号流向布局，不但使各个元器件之间的距离短，而且使信号传递方向保持一致。

6）对于比较笨重的元器件和工作时易发热的元器件，在设计布局元器件时应考虑固定支架的空间和需要接地的焊盘。如热敏电阻、功率开关管、整流二极管等应该用支架固定，加强散热。布局在电路边缘的元器件最少离电路边缘2mm，否则电路板上的元器件会妨碍电路板放入设备盒子里，不但影响整体美观，而且不利于批量生产。

对电路的布线要求是比较严格的。印制电路板应遵守以下布线原则：

1）为了避免线间电容产生而使电路发生反馈耦合和电磁振荡，在布线时应尽量避免相邻的线平行排列，平行走线的最大长度小于3cm。

2）为了避免高频回路对整个电路的影响，两条线不能成直角交叉；线的拐弯处不能弯成直角，拐弯处应以圆弧形为好或成45°的拐角。

3）印制电路板的地线和电源输出线应尽可能采用较宽的线。开关电源二次侧整流输出线不但要用宽线，还应在铜箔板上加入焊锡，增加导线的导电面积。除此以外，应避免使用大面积铜箔，否则长时间流进大块面积的电流会使铜箔在涡流影响下受热膨胀而脱离电路板。像地线一样，若非要设计大面积铜箔不可，这时可以使用栅格状电路块以利于散热，防止涡流产生。

4）PCB导线的宽窄是由流过元器件间的电流大小决定的。当铜箔厚度为0.05mm、线宽为1.5mm时，通过1.5A的电流，电路板表面温度不会高出周围环境2℃。设计电源进线线宽时，1.5mm的线宽就可以满足需要。计算机主控板、数字电路的走线宽度一般只要0.02～0.3mm就可以了。最近高密度的芯片引脚距离很小，无论如何都要保证线间绝缘电阻，线间耐高压的档次决定于线间距离的大小。开关电源输入线的相线与中线间应有3.5mm的蠕动距离；电源地与输出地、变压器的一次侧与二次侧间的距离要大于8mm的蠕动距离，否则难以达到欧美标准。

PCB设计原则详解

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