《电子线路板设计项目化教程基于Protel 99 SE课件教学课件 ppt 作者 毕秀梅 周南权 编著项目5 开关电源的制作》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子线路板设计项目化教程基于Protel 99 SE课件教学课件 ppt 作者 毕秀梅 周南权 编著项目5 开关电源的制作（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目5 开关电源的制作,学习情境5.1：开关电源原理图 设计 学习情境5.2：开关电源的双面 PCB制作,学习情境5.1：开关电源原理图设计,5.1.1 【项目描述】 5.1.2 【学习目标】 5.1.3 【技能训练】,由于本电路分功能板块，可以用层次原理图表示，如图所示，采用自顶向下的设计方法绘制层次原理图，整个电路分为四个模块，直流-直流变换器电路和三个外围电路组成。通过本项目的学习使大家对层次原理图绘制有个初步的认识，要求能绘制出如图所示的层次原理图。,5.1.1 【项目描述】,1. 熟悉绘制、编辑元件符号的方法 2. 学会层次原理图中各模块的子原理图及其端口的绘制 3. 重点掌握层次式
2、电路原理图的设计方法,5.1.2 【学习目标】,子项目1 原理图元件和元件库的自建与使用 子项目2 层次原理图设计 子项目3 模拟地与数字地的处理,5.1.3 【技能训练】,子项目 1 原理图元件和元件库的自建与使用,自定义分别绘制MAX1705、插座JACK和TPS60400DBVT元件符号，如图所示。,子项目2 层次原理图设计,绘制主电路图： 新建“Power.prj”原理图文件，首先，单击Wiring Tools 工具栏中的按钮 或执行菜单命令“PlaceSheet Symbol”，光标变成十字架，且十字光标上带有一个与前次绘制相同的方块图形状，按“Tab”，进行Sheet Symbol
3、属性设置。在“Filename”栏填上“DC-DC.SCH”，该栏表示该方块图所代表的主电路图文件名。在 “Name”栏填上“DC-DC”，注意名字应与“Filename”栏中的文件名相对应，该栏表示该方块图所代表的模块名称，如图所示。 其次，在方块图上放置端口。单击Wiring Tools连线工具栏中的按钮 或执行菜单命令“PlaceAdd Sheet Entry”。,子项目2 层次原理图设计,绘制子电路图 执行菜单命令“DesignCreate Sheet From Symbol”（由符号生成图纸），光标变成十字架。将光标移到要创建子电路图文件的方块图上，单击左键（注意一定要在方块图上单击
4、左键），如在DC-DC方块图上单击，系统弹出Confirm对话框，如图所示，要求用户确认端口的输入/输出方向。,选择“No”，则端口方向不反向。,DC-DC.SCH（直流-直流变换电路 ）,同样方法，可以再生成3个相应子电路图。,LVBO.SCH（滤波电路 ）,NIBIAN.SCH （逆变电路 ）,CHONGDIAN.SCH（ 充放电控制电路 ）,子项目3 模拟地与数字地的处理,模拟地和数字地处理的原因：由于使用的导线和敷铜连线在高频下都有寄生的电感、电容的存在，将其用作地线时，导线本身的阻抗也会使电容产生公共耦合，从而使模拟地和数字地相互干扰。由于数字信号的0、1有一定的容差范围，如0.7V
5、一下为0，2.4V以上为1，所以数字信号上有几百毫伏的噪声一般不是不会影响信号的正常判断的。而模拟信号对噪声十分敏感，如果一个幅度为2V的正弦信号上叠加一个几百毫伏的噪声，再经过多级放大器放大后，那么很有可能引起信号门限电平的误判而使这个电路工作在错误的状态之下。所以从理论上来说，要将数字地和模拟地分开，以降低电源对噪声的耦合作用。 模拟地和数字地的：在本项目里，数字地在电路中用 符号形式出现，模拟地在电路中用 符号形式出现，而且要注意两个“地”的网络标号名称是不一样的，前者的网络名称是“DGND”，后者的网络名称是“AGND” 。,模拟地与数字地处理的方法,数字地和模拟地短接时通常采用以下四
6、种方法： 1.用磁珠连接；磁珠具有抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力。它的等效电路相当于带阻限波器，只对某个频点的噪声有显著抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，以便选用适当型号。电源引入高频器件时一般选用磁珠。 2.用电容连接；高频信号线耦合用小电容。 3.用电感连接；一般用在大功率低频上，串接的电感一般取值用几到几十。 4.用0欧姆电阻连接。0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。不同种类地之间用0欧电阻相连。,学习情境5.2：开关电源的双面PCB制作,5.2.1【项目描述】 5.2.2【学习目标】 5.2.3【技能训练】,5.
7、2.1【项目描述】,本项目与前面项目相同的是要自制元件封装，不同的首先是元件封装要用到SMT，即用到贴片，其次是原理图中没有单独给出插接连接件，要在PCB中进行添加，引出电源、接地、输入输出等端口。通过本项目的学习，使大家对具有混装元件的印刷电路板的设计与制作有个初步的认识。基于能力的提升，本项目将不再在项目中给出参考PCB，大家必须根据所学知识和技能自主设计出尽可能美观、规范的PCB，并且制作出实物进行焊接、调试。,5.2.2【学习目标】,1. 熟悉创建PCB元件封装 2. 学会利用同步器对网络表的加载； 3. 学会具有混装元件学会双面布局和布线； 4. 学会PCB图中引出端的处理方法； 5
8、.学会PCB中模拟地与数字地的处理；,5.2.3【技能训练】,子项目1 元器件PCB封装库的自制 子项目2 网络表的加载与PCB的双面布局、布线 子项目3 PCB图中引出端的处理 子项目4 PCB中模拟地与数字地的处理,子项目1 元器件PCB封装库的自制,1. 发光二极管LED封装 LED元件符号中引脚号Number分别为A和K，所以LED封装中焊盘号Designator也分别为A和K，正极为A。绘制的发光二极管封装如图所示,子项目1 元器件PCB封装库的自制,2. 按钮开关SW-PB封装 在绘制按钮开关封装之前，一定要先确定实际按钮开关的引脚分布，通过测量，开关引脚分布如图所示。,按钮开关原
9、理图符号的引脚Number分别为1.2，如图所示，而实际开关引脚分布中，另两个引脚组成的另一个开关在本项目中没有使用，所以焊盘号Designator可随意设定为3、4。最后绘制的按钮开关SW-PB封装如图所示。,子项目1 元器件PCB封装库的自制,3. DC插座JACK封装,测量实际DC插座的引脚间距以及轮廓大小。 原理图中有一个引脚3在本项目中没有使用，只使用的是1.2引脚，其中1是正极端，2是地端。而绘制DC插座封装时，一定要把宽边侧焊盘号Designator设置为1，其余两个焊盘号Designator可任意设置为2.3都可，因为对应的2.3引脚实际上是短接的，最后绘制的DC插座JACK封
10、装如右图所示。,插座JACK元件符号,实际 DC插座,插座JACK封装,子项目1 元器件PCB封装库的自制,4. MAX1705元件封装,MAX1705实际元件 引脚分布 元件封装,子项目2 网络表的加载与PCB的双面布局、布线,1. 通过“更新”方式实现原理图文件与印制板文件之间的信息交换 打开“Power.Prj”文件，在原理图编辑状态下，执行菜单命令“DesignUpdate PCB”(更新PCB)，弹出对话框如左图所示。如果原理图中某元件属性没有填完整，则在Synchronization（同步器）右边出现Warnings（警告），如右图所示。,单击Warnings按钮，弹出观察框可以看
11、到出现警告的原因 ，修改后在更新。,1通过“更新”方式实现原理图文件与印制板文件之间的信息交换,（1） 选择“I/O端口、网络标号”连接范围：单击“Connectivity”（连接）下拉按钮，选择I/O端口、网络标号的作用范围。 （2）“Components”（元件）选择：当“Update component footprint”选项处于选中状态时，将更新PCB文件中的元件封装图，本项目选中此项。 （3）预览更新情况：单击“Preview Change”（变化预览）按钮，观察更新后发生的改变 。 （4 ） 执行更新：单击“Execute“（执行）按钮，更新PCB文件。,如果没有错误，则更新后，
12、原理图文件中的元件封装图将呈现在PCB文件编辑区内，如图所示，图中具有定义的单元房间区域块，便于分功能区域布局。,如果执行菜单命令“DesignUpdate PCB”时，原理图文件（.Sch）所在文件夹下没有PCB文件（更新时将自动创建一个空白的PCB文件），或原来的PCB文件没有布线区边框，则执行菜单命令“DesignUpdate PCB”（更新PCB）时也能将原理图中元件封装及电气连接关系信息装入PCB文件内，如图所示，只是PCB编辑区内没有出现布线区边框。如果不需要定义的单元房间区域功能块，可以完全删除，重新执行菜单命令“DesignUpdate PCB”后，如图所示，就没有单元房间区域
13、功能块。,2. PCB的双面布局、布线,（1）PCB的双面布局 （2 ） PCB的双面布线 布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、背板和接插件的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。 在自动布线之前，设置布线规则，这里设置双面布线，只把AGND地线都设置在底层。安全间距10mil，信号线宽设置为25mil，电源线宽30mil，地线宽35mil。如果自动布线后完成显示不是100，仍有几条线无法自动布线。尤其在两个贴片元件封装的地方容易出现，则光标选择Top Layer层，用手工布线，在要画过孔处，按小键盘上的“+”键，画一个过孔，然后根据飞线指示连线到要相应焊
14、盘处。,子项目3 PCB图中引出端的处理,1. 在层次原理图中增加插接件 由于该插接件J3需要6个信号的连接，所以选con6 ，con6的封装HDR1X6 。,插接件J3及其连接,插接件J3的属性设置,插接件J3与层次电路图的导线连接,在层次原理图中放置J3，如图所示。,2. 直接在PCB中增加焊盘或插接件,（1）增加焊盘： 执行菜单命令“PlacePad”，或放置工具栏中按钮 ，更改焊盘的属性，如左下图所示。利用焊盘引出后的效果 如右下图所示。,2. 直接在PCB中增加焊盘或插接件,（2）增加插接件 放置元件封装HDR1X6 将J3的焊盘连接入网络： 第一步，直接设置焊盘属性 第二步，进行自
15、动布线和手工布线操作，并进行标注。,子项目4 PCB中模拟地与数字地的处理,1.数字地和模拟地处理须遵循的基本原则 （1）若为低频模拟电路，加粗和缩短地线；单点接地，可有效防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。而高频电路和数字电路，地线的电感效应较严重，单点接地会导致实际地线加长，故应多点接地和单点接地相结合。 （2）高频电路还应考虑如何抑制高频辐射噪声。方法如下： 应尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；大面积（满）接地，即除传输信号及电源的印制线以外，其余部分全覆铜作为地线，但不要留有死的无用大面积铜箔。 （3）地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路面积不可过大，以免产生较大的感应电流。注意若为低频电路，则应避免地线环路。 （4）数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D转换电路，则只在尽量靠近该器件处单点接地。,子项目4 PCB中模拟地与数字地的处理,2. 本项目中的模拟地与数字地的处理 布局时把凡是与模拟地AGND相连接的元件分布在一个区域，尽量加粗地线和缩短地线，这里AGND线宽优先值设置为60mil，最小线宽50mil。用0欧电阻把模拟地AGND和数字地DGND相连，同时，把模拟地AGND设置在底层布线。最后所有模拟地AGND布线如图所示。,所有模拟地AGND布线图（浅色部分）,
