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[分享]三相三电平光伏并网逆变器LAYOUT注意事项

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清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-11-25 12:19:18
最近在做三相三电平光伏并网逆变器主板LAYOUT,跟着公司大牛学习了很多PCB设计经验,不紧要考虑实现功能,安规,还要考虑SMT和DIP产线加工,比如SMT立碑现象,点解电容的插件方向要一致,以防员工插错等,如果大家感兴趣,可以分享一下

PCB.jpg
QQ图片20171218145810.png

QQ图片20171218145821.png


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abc97
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  • 2017-11-25 16:12:01
 
坐等大神分析
aa20897
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  • 2017-11-25 18:36:47
 
SMT立碑现象讲一下,
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-6 11:52:16
 
立碑现象,百度一大堆资料就出来了,我就说说我们怎么处理的吧,在对模拟信号和数字信号铺AGND和DGND时,对0805封装的贴片引脚进行十字连接,也就是花焊盘




QQ图片20171214143944.png
aa20897
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  • 2017-11-25 18:54:08
 
点解电容的插件方向要一致------不是有丝印吗?这种就算是有防呆措施了吧?
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2017-11-28 19:27:18
 
如果让你插,你是喜欢都一个方向还是一会正一会反还偶尔冒出个45度的来?即使是贴片机,一个方向贴片机应该会少一个动作吧?(后面属于个人猜测)
aa20897
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  • 2017-11-28 21:42:33
 
点解电容的插件方向要一致---------------以防员工插错
???
再看一下这个因果关系,
可以一致就一致,不该一致就不要一致,要一致是为了防插错?
这个担心感觉多余了,
做事周全可能是好的,顾虑太多了就有反作用了。
心如刀割
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  • 2017-11-28 23:40:23
 
就是一个折中选择。
当然既能保证电气性能又能方向一致最好。布局时能一早考虑这些就是经验。
我是有强迫症的,对于一些不是太会干扰的零件总会摆成一个方向。
aa20897
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  • 2017-11-29 21:36:23
 
如果不是刻意,一般会顺着布局电容,走线也比较方便,
心如刀割
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  • 2017-11-29 22:02:38
 
走线要顺,工艺也是必须考虑的。要有取舍
aa20897
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  • 2017-12-5 22:14:23
 
呵呵
lixiong8
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  • 2018-3-17 16:37:26
 
是的
清风慕竹
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  • 2017-12-3 11:08:52
 
当时我也是这么想的,可是产线的员工可不是这么和你一样有经验的,你只要换一下点解电容方向,调一下走线,产线会减少很多出错率的,与人方便就是与己方便,因为我们公司是过波峰焊的插件都是人工手插的。
aa20897
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  • 2017-12-5 22:16:02
 
好吧,先考虑走线,后考虑这些东西,我觉得这个优先级是低于走线的。
心如刀割
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  • 2017-11-25 22:30:54
 
不单单逆变要 这样,电源的Layout都需要注意这些
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-5 22:45:49
 
反激辅助电源,我也学到了一点,比如单点接地,汇到电容的引脚上


单点接地示意.png
liguanghui2588
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  • 2018-2-25 17:28:36
 
单点接地和铺地一样?
aa20897
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  • 2018-2-26 07:01:21
 
要看铺地的程度吧,如果是整个都是地平面,阻抗小的可以忽略,就是单点接地嘛
liguanghui2588
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  • 2018-2-26 12:30:43
 
平时对控制板都是大面积铺地,这个就是单点接地
liguanghui2588
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  • 2018-2-26 12:31:59
 
多点接地是那种?
aa20897
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  • 2018-2-27 21:49:50
 
多点接地就是把地搞得像根导线,在导线不同位置接地咯
liguanghui2588
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  • 2018-2-28 08:50:48
 
这还是一个地啊,这样做有啥好处
aa20897
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  • 2018-2-28 22:42:01
 
你逗我吧,这个不懂?
世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2017-11-27 08:40:44
 
感兴趣~非常感兴趣~~支持楼主的分享
清风慕竹
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  • 2017-11-29 14:40:07
 
因为都是些零零散散的注意点,就分享一下,也是给自己的总结:

功率板是四层的,表层2oZ,内层1oz

1.光伏逆变器的输入和输出的布线要均衡,因为考虑到电流的和散热的平均,小功率光伏逆变器的输入现在都是2路,大功率的是4路,走线的之间间距和宽度要保持一致。输出也是同样的道理。


心如刀割
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高级工程师
  • 2017-11-29 15:23:37
 
楼主能否说一下4层板的画板步骤,
刚好要做个4层板的DC-DC电源,没做个4层板,完全没头绪啊。
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-3 10:57:16
 
你这个问的好宽泛啊,四层板的画板步骤,咋回答你啊,要看你具体的实际项目吧,你做的数字电源么?控制板和功率板是做到一起的?还是单独做两块板子,人机交互的板子呢?总体是先和结构定外框,然后布局,规则设置(class和rule),布线,规则检查,出gerber(加上mark点,公司logo,版本号,考虑是否加工艺边)
aa20897
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  • 2017-12-5 22:16:51
 
他意思是layout方面的,你这流程单面板也一个流程吧?
清风慕竹
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  • 2017-12-23 15:15:22
 
可以参考楼下华为和艾默生的PCB EMC设计指导书,嘿嘿
清风慕竹
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  • 2017-12-4 16:27:51
 
2.如果要做的板子是两面都有贴片元件的,背面的的贴片元件要距离插件的引脚距离要有2mm以上,因为过波峰焊采用的治具工艺,放的太近,治具挡不住贴片器件,楼主就是因为这个错误,最后发板前还在改线
心如刀割
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  • 2017-12-4 18:40:36
 
不一定需要冶具吧。底面红胶固定
清风慕竹
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  • 2017-12-4 20:45:57
 
我们公司的DIP产线是治具工艺,不是红胶工艺
心如刀割
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  • 2017-12-4 21:12:48
 
哦,我说的是贴片、
DIP的无法AI的那就只能是冶具固定了。
清风慕竹
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  • 2017-12-5 19:43:30
 
对的呢,我们公司的产线没有很先进的,只是能生产而已,回流焊贴片,人工插件,治具波峰焊,然后还要选择焊,焊放在背面的igbt模块
心如刀割
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  • 2017-12-5 21:16:20
 
什么是选择焊?
最好是不用人工焊的,一用到人工去焊就有很多不良了
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-5 21:35:46
 
人工插件啊,过完波峰焊,有的焊锡不良的还要人工来修改


选择焊


根据生产需要,有的产品波峰焊过后还需进行选择性波峰焊,选择性焊接通常用于线路板完成大部分装配后再补充焊接一些穿孔插装元器件,它在某些方面和手工焊类似,都是在线路板组装完成后针对个别元器件的焊接工作,但是与手工焊相比,由于其所有工艺参数都能得到控制而且重复性高,因此焊点的质量要好很多。





PCBA—DIP生产工艺流程介绍

PCBA—SMT生产工艺流程介绍
aa20897
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  • 2017-12-5 21:51:15
 
背面的igbt模块是DIP封装的吗?
清风慕竹
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  • 2017-12-5 22:42:34
 
BOOST的二极管和IGBT是TO-247封装的,逆变是选用的IGBT模块,英飞凌的
aa20897
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  • 2017-12-5 21:50:22
 
用红胶固定什么?贴片还是插件?是贴片吗?治具是固定插件的吧?底面红胶固定有什么用?不是一样会影响到贴片元件?
清风慕竹
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  • 2017-12-5 22:38:48
 
我可能理解错了,我们公司是锡膏工艺+焊接治具也可实现回流焊和波峰焊,并没有使用红胶工艺呢,红胶工艺并不清楚,欢迎讨论哈


捕获.JPG
心如刀割
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  • 2017-12-7 19:56:05
 
治具也不一定就 是固定插件的,有些双面贴片锡膏工艺也需要冶具固定,不然容易掉件
aa20897
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  • 2017-12-5 22:09:16
 
红胶工艺是SMT,波峰焊都有的
清风慕竹
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  • 2017-12-5 22:23:54
 
3.大器件和小器件的间距要拉开,保持0.5mm以上,方便贴片和维修

插座类高大器件要加大到1mm以上禁布区

点解电容保持方向一致,提升插件效率,这也是对插件机的限制



清风慕竹
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  • 2017-12-5 22:24:21
 
4.强电和弱电要分开,数字地和模拟地要分开,功率地和模拟地也要分开

强电和弱电要分开:

强电部分功率流向:光伏板的输入信号,直流EMI滤波,经过BOOST过后的直流母线,然后到IGBT功率模块逆变,到交流三相电流霍尔,漏电流检测,继电器,输出交流EMI滤波

弱电部分信号流向:包括电压电流AD采样到DSP,PWM从DSP输出经过光耦到IGBT模块,DSP发出控制信号到AFCI,DSP发出控制信号到继电器,LCD与DSP通信部分,还有就是从BOOST引出的直流供电的反激辅助电源给DSP和LCD供电


继电器的控制信号和流过继电器的强电信号不要交叉走线


AGND与DGND通过磁珠隔离


AGND与NEG通过电感隔离



反激电源控制芯片的地和AGND通过电容隔离
sunlingsunhaiqi
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  • 2017-12-7 13:46:10
 
电解电容的插件方式要一致,这个是个很烂的工艺要求
心如刀割
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  • 2017-12-7 20:02:16
 
说的是插件方向吧?
插件方式是什么,人工插?机器插?如果是这个那能自动插的还是自动插为好。
aa20897
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  • 2017-12-7 20:21:04
 
我喜欢你这说法,为啥?
清风慕竹
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  • 2017-12-7 15:25:29
 
5.间距小的排针,比如2.54mm的排针要在底层加上丝印,防止引脚之间相互沾锡
aa20897
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  • 2017-12-7 20:20:19
 
加上丝印为什么就不沾锡了?
清风慕竹
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  • 2017-12-8 20:18:32
 
如下图所示:在Bottom Overlay加上一个Fill
  
加丝印.jpg
心如刀割
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  • 2017-12-8 21:24:12
 
就是加阻焊
aa20897
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  • 2017-12-8 21:48:47
 
加绿油不是已经阻焊了吗?
aa20897
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  • 2017-12-8 21:48:19
 
fill什么意思?
清风慕竹
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  • 2017-12-11 18:49:34
 
我使用的是AD软件,Fill是填充啊,可以加一块铜皮或上述的那个底层丝印,它只能是正方形或长方形,不能修改其他形状
清风慕竹
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  • 2017-12-8 21:13:19
 
6.电气间隙和爬电距离

电气间隙和爬电距离.jpg


清风慕竹
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  • 2017-12-12 17:19:08
 
7.因为三相三电平有12个IGBT管子,再加上BOOST有两个IGBT管子,共有14路驱动,这里值得注意的就是每路驱动电源之间需要隔离!要留3mm的距离
清风慕竹
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  • 2017-12-13 16:29:10
 
8.采样信号和PWM信号要进行包地处理,它的底层最好不要走线,留下一个完整的地平面
清风慕竹
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  • 2017-12-14 11:17:00
 
9.功率回路的层叠顺序要注意,比如POS,MID,NEG,走在相邻层,大面积铺铜时,NEG的面积最大,MID次之,POS最小
清风慕竹
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  • 2017-12-15 16:27:45
 
10.要对2.54mm间距的接插件进行加泪滴处理,增加孤立焊盘和走线连接部分的宽度
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-15 16:32:25
 
11.内层的走线和元件的腿脚焊盘连接,可适当加粗导线,防止线断开
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-18 10:10:57
 
12.压敏电阻,X,Y电容等要进行十字焊盘或米字焊盘连接,防止透锡不良
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-19 16:20:37
 
13.辅助反激电源因为是从直流侧的母线电容上去电,正,负之间在保证爬电距离的前提下,要离得近一些,保证回路面积最小
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-19 17:17:42
 
14.在过大电流的引脚焊盘旁,要打上很多小的过孔,如输入,输出的端子,电感的端子,继电器的端子,mosfet或igbt的三个引脚,减小杂散电感,散热
IGBT.PNG

3D_IGBT.PNG

心如刀割
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  • 2017-12-19 22:19:06
 
为什么打孔可以减小杂散电感呢?
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-12-20 09:33:11
 
感觉应该是小过孔与中间主过孔形成并联关系,加大通流能力,同时减少电阻阻抗和感抗。
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-21 13:13:05
 
15.要给插件元器件加上泪滴,导线和焊盘连接牢靠一点,特别是2.54mm的长排针
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-22 15:52:38
 
16.接PE的螺钉孔分为两种,一种是金属化孔,一种是非金属化孔,非金属化孔就是内壁无铜的孔,AD里面将Planted勾去,选择时要注意,用做防雷,打耐压的选择非金属化孔
心如刀割
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  • 2017-12-22 22:07:57
 
怎么用做防雷?有实例看一下吗?
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-23 08:38:20
 
一般都是气体放电管加压敏电阻啊,然后接PE


光伏逆变器如何防雷?压敏电阻串联陶瓷气体放电管
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-23 10:00:21
 
为什么这个要做非金属化孔呢?
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-23 12:12:19
 
非金属化孔.png
再细节的我就不知道了,反正要求这么做,你也是做光伏逆变器的么?留个联系方式,加好友

心如刀割
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  • 2017-12-23 13:49:55
 
那这个应该是有距离要求吧。
我不是做逆变的,完全没经验。
清风慕竹
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  • 2017-12-23 15:21:30
 
我们螺钉孔周围有10mm的禁布区呢,不过这个貌似也根据电压等级来确定的,1100V三相和600V单相不一样吧,你懂安规距离么?可以科普一下
捕获.PNG
心如刀割
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  • 2017-12-23 15:43:16
 
看标准
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-25 10:14:48
 
标准太厚了啦,截个图也是可以的
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-30 20:41:37
 
没图,不同的标准不同的绝缘等级不同的电压要求都不一样,还有海拔之类的。三相或逆变都没接触过,不了解。
清风慕竹
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  • 2018-1-3 17:05:22
 
一直没搞懂安规距离,欢迎大神科普一下
aa20897
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  • 2018-1-3 20:47:23
 
这个根据各国认证标准走就OK了吧?
清风慕竹
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  • 2018-1-7 17:17:17
 
我们公司的产品销往各国的,欧洲标准,美国标准,国标,还有一个澳洲标准,或许是按照最大的来取得
pcb_layout安规设计注意事项.pdf (3.1 MB, 下载次数: 246)
aa20897
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实习版主
  • 2018-1-7 22:21:28
 
通用考虑,然后个别的再另外设计吧
清风慕竹
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  • 2017-12-25 16:27:11
 
17.电压采样一般都是采用差分采样,详见48V5KW单相光伏并网逆变器的硬件设计    http://bbs.21dianyuan.com/thread-287370-1-1.html所以走线要采用差分走线
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-27 14:15:43
 
18.模拟地和功率地要做好隔离,铺铜的时候要隔开一点距离,不要交叉
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-28 18:30:36
 
19.走大电流的引脚打上过孔后,要在顶层、底层铺上铜皮,这样效果更好
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-29 15:32:51
 
20.IGBT或MOSFET引脚因为距离近,还要走线,在保证电流密度和爬电距离的情况下要进行开槽
aa20897
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实习版主
  • 2018-1-3 20:48:44
 
在保证爬电距离的情况下要进行开槽?
这个怎么理解,开槽了还需要考虑爬电距离吗?肯定比不开槽爬电距离大吧?
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-1-4 14:00:08
 
开槽后要重新计算爬电距离的呀,看第6条电气间隙和爬电距离
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-1-8 19:10:49
 
21.光耦隔离带要用虚线隔开,以便区分
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-19 22:16:31
 
请问这几个字母是什么意思?
deep_thought
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-20 09:35:20
 
对应三电平,分别是:POSITIVE, MIDDLE, NEGATIVE的意思吧.
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-22 22:09:04
 
原来是这样,没接触过三电平。呵呵
dspwalker
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高级工程师
  • 2018-1-1 18:02:03
 
图中红色线部分是不是说模拟地和数字地不能通过电感或0欧电阻相连啊。
无标题.png
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-1-2 17:16:48
 
既然TI的DSP推荐这么设置,那为啥一般设计都是加磁珠或者0欧姆电阻呢,那数字地和模拟地怎么隔离呢?我现在遇见一个数字地和模拟地交叉的案例,领导在考虑要不要将数字地和模拟地不分开呢,合在一起


是这个上面的写的吧,中文和英文的


Hardware Design Guidelines for TMS320F28xx and TMS320F28xxx.pdf (311.13 KB, 下载次数: 121)
dspwalker
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高级工程师
  • 2018-1-2 21:19:06
 
说的是呢,就是不知道到底怎么处理啊
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-1-3 17:01:32
 
我画过TI的DSP芯片TMS320F28335这个里面数字地和模拟地分割的蛮清楚的,但是也是用磁珠或0欧姆电阻隔离的,但是如果是28X系列,比如TMS320F28062的都没有将数字地和模拟地分开呢
peng2016
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助理工程师
  • 2018-1-26 23:40:13
 
此处其实跟你要求板厂做的叠层有关系,内层也可以是2盎司的,但是同等铜箔条件下,内层载流能力没表层好,所以设计的时候内层最好做降额处理。
清风慕竹
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高级工程师
  • 2017-12-19 15:58:07
 
给大家分享几个华为和艾默生的PCB设计规范
华为--印制电路板设计规范.pdf (476.64 KB, 下载次数: 215)
心如刀割
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高级工程师
  • 2017-12-22 22:13:04
 
资料不错
清风慕竹
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  • 2017-12-23 15:13:50
 
对比了一下华为和艾默生的PCB EMC设计指导书:


PCB设计:层的设置——布局——布线


艾默生是做电源的和华为的有所不同:艾默生偏重于电力电子电路即电源的设计,将地回路的设计和典型电路的PCB设计单独拉出来了,
包括正激电路,非隔离电路,双正激电路,全桥电路,半桥电路,PFC电路,反激电路,有借鉴意义



不管是华为还是艾默生的,层的设计和布线的规则的20条规则基本上是一样的,艾默生比华为多了3条规则,PCB板层定义规则,低速电路电源和地规则,转角走线规则




wda2012
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  • 2018-5-13 09:32:12
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谢谢!分享,学习了。
luesong
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初级工程师
  • 2017-12-20 10:37:20
 
学习学习,不错
aa20897
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  • 2018-1-11 22:24:00
 
楼主第一幅图挺有意思的,哪里下载的?
清风慕竹
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  • 2018-1-17 09:26:00
 
PCB论坛呀
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-17 18:50:15
 
我以为作者是你
清风慕竹
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lz20060508
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LV8
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清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-1-30 11:46:25
 
三相三电平光伏并网逆变器还有一块DSP控制板,LAYOUT主要要是密集,得了密集恐惧症的人肯定不能看
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-1-30 14:34:28
 
给大家分享一下一个好贴: https://www.cnblogs.com/wanglinsheng/p/5823406.html

1、PCB布线与布局隔离准则:      强弱电流隔离、大小电压隔离,高低频率隔离、输入输出隔离、数字模拟隔离、输入输出隔离,分界标准为相差一个数量级。
      隔离方法包括:空间远离、地线隔开。


2、晶振要尽量靠近IC,且布线要较粗

3、晶振外壳接地


补充:晶振是干扰源,要包地处理,路径上要打上会流地过孔,要差分走线
          晶振底下挖空,挖空说是为了隔离时钟信号串扰到地,有说多打几个地孔进去是为了更好吸收天线辐射
aa20897
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LV7
实习版主
  • 2018-2-1 21:46:40
 
多打几个地孔,地孔是什么?
清风慕竹
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地孔就是网络是GND或AGND或DGND的过孔啊
aa20897
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没听说过,
aa20897
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实习版主
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管脚太多了是吧?
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-2-6 15:48:52
 
电阻电容都是0603的,小且密集
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-2-24 14:18:29
 
补充:如果过孔via过于靠近焊盘,或者直接在焊盘上打过孔,在SMT时,就会漏锡造成器件引脚虚焊,而焊盘对面由于漏锡,会有短路的风险,建议大家别打盘中孔的,过孔孔环边离焊盘要拉开一定距离(0.2mm  8mil)。通常,我们做板时会要求板厂过孔盖油,但过孔过于靠近焊盘之后,会造成过孔部分开窗,焊盘上的焊锡便会流到过孔上。


原贴如下:


http://www.mr-wu.cn/cadence-allegro-ru-he-bi-mian-guo-kong-via-guo-yu-kao-jin-han-pan-zao-cheng-dfm-wen-ti/
aa20897
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实习版主
  • 2018-2-26 06:58:04
 
为啥不用0402的呢?
清风慕竹
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高级工程师
  • 2018-3-5 16:08:55
 
光伏逆变器上0402的器件用的少呢,电源上0402的器件也少吧
shehuiqingning
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怕瓦落地_li
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高级工程师
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楼主,你这个镇楼漫画很霸气啊,,能分享一下吗?
S329336579
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本网技师
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不错
电子之家商城
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FHXWT
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漫画很不错啊
weixiu123
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点解电容的插件方向要一致,以防员工插错等,  这点很重要
文章大人
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是的。方便而且不会搞错。
清风慕竹
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高级工程师
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不这样做,产线会嗷嗷叫的
cyx7610
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谢谢分享, 很有用。
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