西电PCB设计指南第5章学习笔记

西电PCB设计指南第5章学习笔记

五、常见类型PCB设计

1. 敏感电路

   • 常见的敏感电路

     音频电子系统前级、精密仪器、光电探测转换电路、传感器

     • 特点：

       容易受干扰的电路

     • 受干扰的原因：

       空间电场耦合、磁场耦合、电路板绝缘不良的漏电电流

     • 常见的敏感电路位置：

       微弱信号线 、高阻抗点 、放大器前级输入端 、传感器信号、大功率电路附近的检测电路

2. 电池耦合干扰

   • 原理：

     干扰源的电力线跨过导线间的分布电容，和被扰线对地阻抗构成分压关系

     容抗小，阻抗高，更容易受干扰。

     

   • 敏感节点的判断：

     节点的对地的等效阻抗越高，就越容易受到电场干扰。

     

   • 敏感节点的处理：

     敏感节点导线越短越好

   • 3W/10W原则（重要）

     • 3W原则：导线中心间距为线宽3倍以上时，可以避开70%的电场耦合
     • 10W原则：导线中心间距为线宽10倍以上时，可以避开98%的电场耦合

   • 防护布线

     在敏感线与相邻线之间增加接地线，称为防护布线，能进一步降低电场耦合

     防护布线要加上接地短路过孔（严禁悬空），否则干扰反而增强

3. 磁场耦合干扰

   • 磁场耦合干扰的来源

     公共耦合环路面积、互感干扰

   • 减少磁场耦合干扰的方法（见下图）

     • 配置回流路径，降低公共耦合环路面积

     • 增大微带线间距，或改为带状线

       

4. 电路板漏电

   • 影响：

     PCB表面污染和体电阻漏电 ，导致电流对高阻抗节点的干扰

   • 保护环：

     将漏电电流吸收至地（保护低电压或虚地点）

     

   • 等电位保护：

     • 原理：

       用低阻抗跟随器制造等电位区并将漏电电流吸收

     • 导线裸露：

       保护环的导线应裸露，以增加吸收表面污染泄露电流的能力

   • 隔离岛和聚四氟乙烯端子：

     • 敏感局部使用绝缘性能极佳的聚四氟乙烯端子，避免与PCB接触

5. 高压电路

   • 常见高压电路

     功率电源/逆变电路 、隔离接口 、可能接入未知电压的继电器/开关等 、插板式变压器/ACDC输入端、升压/局部高压偏压电路

   • 高压隔离槽

     • 用途：能有效增加防爬弧距离，防止污染降低绝缘性
     • 画法：在KeepOut层画粗线，注意宽度>1mm否则不便下刀
     • 图示：
     • 规格：

   • 电源系

     在隔离电路中（如图中 “隔离栅” 两侧的 “电源系 A”“电源系 B”），不同电源系需满足绝缘要求，避免电能干扰或故障在系统间蔓延，以此保障各模块电能供应的稳定性与安全性。

     

   • 隔离带

     电源系之间的绝缘处。分属不同电源系的任何两根线 之间，都要满足绝缘要求

   • PCB漏电与保护环

     由三个部分组成（高压电端子、敏感端子、接地保护环）：

6. 功率电子电路

   • 常见功率电子电路：

     AC-DC、开关电源、音频功放、电机驱动/伺服控制器、逆变器/DC-AC 、电力变流/检测

   • 大电流部分的处理：

     • 镀锡（增加导体厚度）

       • 镀锡后的导线等效截面积可增大约1.5-2倍

       • 手工堆锡、埋焊铜丝等方法，等效截面积可增大5-10倍

       • 

       • 大面积镀锡，容易流动，挂不均匀；改为多段细线，挂锡饱满效果更好

       • 大电流焊点，要加分流镀锡，避免电流密度过高局部烧断

   • 过孔和分流孔

     • 大电流导线上的过孔需要很大的直径，可分散成许多小孔
     • 大电流元件引脚换层时，电流可能过于密集，在附近要考虑增加分流孔

   • 高频开关电路设计

     • 开关驱动环路

       让驱动环路面积（驱动器OUT->MOS栅->源极->驱动器GND）尽可能小

     • 储能环路和续流环路

       布线应让储能和续流环路的面积都要尽可能小