搞定PCB布线！资深工程师PCB布线经验大分享
品慧电子讯对于开关电源，PCB布线毫无疑问是非常重要的一个环节。然而市面似乎很没有合适的书籍来阐述这一块，今天在这和大家分享多年来在PCB布线方面的经验，包括原理图的绘制、PCB封装、布局、走线、机械，散热和EMI考量等等，欢迎大家参与讨论。
首先，你要开始这个工作，先掌握一款软件，画PCB的软件很多，protel，AD，PADS，PowerPCB，Allegro等等。当然这些只是工具，在这里并不讨论某种软件怎么用。
第一步，我们来讨论怎么画原理图。可能很多工程师觉得怎么画原理图不重要，只要画对就行。其实不然，画图和编程一样，一个是要正确，二是要有可读性，逻辑分明。要是一张原理图，n久之后连你自己都看不懂，那肯定不是好原理图。
对于电源原理图，要做到逻辑分明并不难。
1、首先要把功率电路和控制电路区分开来。如果你是简单电路，可以放在一张原理图里。比如上面为功率电路，下面为控制电路。并且将初次级分割明显。如果你是复杂电路，可以采用多张原理图，比如PFC一页，DCDC一页，PFC控制电路一页，DCDC控制电路一页，还有各种保护也单独一页。
2、每个功能模块，都应该有简短的文字说明。
3、尽量少用交叉，但又不连接的连线。过多的交叉线，会导致看不清楚，而且有可能会误连接。
4、合理利用网络名，原理图中每一个节点都有一个独一无二的netname，所以对一些无法用连线连接的节点，可以用net来连接，但是net的名字应该取得比较形象，容易读懂。对于跨页的连接，应该采用全局的网络名。
在画原理图的时候，还需要养成一些小的良好习惯，比如：
1、一些在布板的时候需要彼此靠近的器件，在原理图中最好也画在一起。
2、在第一次研发的时候，应该预留一些调试的器件位置，有利于增加器件。
3、善于利用0欧姆电阻，0欧姆电阻可以将一个net分成二个net，有利于布线。
在你布比较复杂的电路的时候，会发现有时候很多走线是一个net的，但是又不能混在一起。比如功率地，信号地。那么在布线的时候，为了能自动互相避让，可以将其分成两个net。
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原理图是一个项目的开始，也是最为关键的一环。所以在画原理图的时候，应该仔细审查，任何一个细微错误，都会导致将来花大力气来弥补。原理图一旦完成，就该进行编号，同时每一次修改，都应该另存，不要随意覆盖旧文件，避免出错后找不到原来的文件。
如果原理图准备完毕，就要开始准备每一个所用器件的PCB封装。在大公司里，通常PCB封装有严格的规范，或许有专人制作，那么电源工程师就省去了这个麻烦。但是在一些小公司里，封装还得工程师自己来画，那么要注意些什么呢?
1、封装的脚位必须和原理图脚位一一对应，比如电解电容，如果脚位对错，那可糟糕了。
2、要了解生产工艺对封装的要求，通常生产线会积累一些经验，比如封装焊盘多大，生产效率比较高，那么工程师在做封装的时候要事先了解这些规范，尽量迁就产线标准。这样生产效率才能提高。其次，不同的焊接工艺，比如是波峰焊，还是回流焊，都会对焊盘有不同的要求。
3、对于一些对称的封装，一定要注意标记，比如标记1脚，避免装反。对于定制的器件，最好搞成不对称，可防反。
这里举个简单的例子，比如贴片电阻，要放在底层。有可能采用回流焊，也有可能和插件一起过波峰焊。如果用波峰焊，那么焊盘要适当的大于电阻的焊脚，这样才有利挂上锡。
如果开始布局了，首先要考量的就是器件的总体摆放。
1、要考量功率电路的走向，功率电路是占了PCB大部分的区域，那么这部分电路的走向就非常重要了。通常对于功率比较大的电路，走向有以下几种。
直线型：输入在一边，输出在另外一边。
回字型：输入和输出在同一边，绕个弯回来。
蛇形：绕好几个弯
多块板子，比如有AB两块板子，中间用飞线连接(注意飞线上要走直流电流，减少EMI)。当然还有其他的一些，总的来说，功率走向要清晰，不能胡乱交叉。
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对于大致的功率走向确定之后，要来分别细化各个功率电路的走向，首先看EMI的滤波器的布局。
EMI滤波有个大概的原则，就是输入和输出尽量远离。如果输入和输出很靠近，那么输入输出之间的耦合电容，会导致高频滤波效果变差。
滤波器走向如下：
那么再来看一下一个简单的反激电路：
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如果从结构，散热的角度来考虑的话，要注意一些细节：
●板子的重量尽量均衡，不要把重物器件都集中在某一区域；
●热源器件也不要都聚集在一块，不然互相提高温升；
●对热敏感的器件，比如电解电容，不要靠近热源，或者热源的下风口；
●对于风冷的电源，要注意风道的畅通，发热器器件尽量处于下风口，对热敏感器件处于上风口；
●对于容易破裂的器件，比如陶瓷电容，不要放在PCB容易弯曲的地方，比如定位孔附近；
●除此之外，还有一个重要的环节，就是要事先了解安规，要知道你设计的产品，将来要过哪个地区的哪些安规。
要事先考虑好，各个爬电距离，电气间隙的要求。事实上安规的细节要求是非常多的，对于研发工程师来说，一开始就要和安规工程师做好沟通，了解一些细节。
最主要的一些细节，大致有这些，
●保险丝前的火线和零线的距离。
●初级，次级，大地之间的距离。
●两个不同电位点之间的距离。
关于控制电路的布局，通常复杂点的电源，控制电路分为控制部份，和驱动部份。而驱动部份介于功率电路和信号电路之间，是一定的干扰源，而抗干扰能力要比信号电路强。
简单一点的电路，控制和驱动是集成在一块的，那么需要注意的是：
1、控制电路的布局，应该尽量远离功率电路，不宜和功率电路混在一起。特别需要避开dv/dt大的节点，di/dt大的环路。
2、布局应该以IC为中心，优先布局震荡电容，去耦电容等电容器件。因为容性器件起到滤除高频噪音的功能，为了减少寄生电感，要和IC的引脚尽量近。
3、驱动电路必须靠近MOS，这样驱动电路的环路才会比较小，一个减少干扰，二减少驱动线上的寄生电感。
当布局初步完成之后，就要切入我们讨论的重点，如何布线。对于电源来说布线并非简单的连连起来这么简单，有诸多的细节需要考虑。
首先，在布线之间，你要了解合作的PCB厂家的工艺水平。比如你采用1盎司的铜厚，通常的厂家能做的最小线宽和最小间距大概在5mil左右，如果你设计的太小，会导致工艺做不到。
同样铜厚越厚，最小线宽和间距就会越大。通常2盎司，会要求7mil以上，3盎司会要求8mil以上。当然这些都是要看各个PCB厂家的工艺水平。所以在设置布线规则之前，要先了解这些。
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接下来，应该知道多大的电流需要多宽的铜皮。也就是所谓的走线的电流密度，这个没有唯一的标准，完全受铜线的温升限制。
对于PCB走线，无非是铜皮而已，所以不单单走线具有电阻，会发热，会有压降。在高频开关电源里面，走线带来的另外一个寄生参数可能会更值得关注，那就是寄生电感。每一根走线都会带来或大或小的寄生电感。这些电感，带来震荡，噪音。
我们来看一下，三个电容的布线，讨论一下PCB走线对电容性能的影响。
左边这个呢，有利于高频噪音的吸收，中间这个铜皮电阻最小，损耗较小。右边这个非常的不合理，因为把走线电感串入了电容，电容的高频吸收能力减弱。
在布线的时候尽量避免出现锐角，这个规则主要是高频电路的布线规则。因为在锐角处一是出现阻抗变化，而是锐角的电荷密度比较大，是干扰相对比较大的地方。虽然这个规则在电源设计中没有高频电路这么重要，但是也当尽量避免。
