電力電子設計的最後一關PCB設計?

如題,電力電子設計的最後一道工序是PCB設計,本人為本科生,方向為電力電子方向,本科階段做的電力電子實驗都是接線什麼的,從來沒有涉及到PCB設計方面。馬上步入研究生了,導師叫我自己去學PCB設計,我完全沒有經驗,也不知道該如何下手,但希望過來人告知一下,我應該怎麼把握控制電路PCB,驅動電路PCB,主電路PCB這3方面的設計,若能有相關實例的學習資源建議,本人則十分感激。


簡單說一下和電力電子相關的PCB布局要點。

控制電路PCB要點:劃分好數字地和模擬地,採樣電路差分走線,硬體保護電路遠離高頻干擾源,IC配置好去耦電容等等。很多IC的數據手冊都會給出Layout指南,要多參考。

驅動電路PCB:驅動電路靠近開關管,驅動迴路包圍面積小,驅動走線短粗直

主功率PCB:開關迴路包圍面積小,特別是高頻硬開關工作的拓撲,寄生參數在高頻下的影響顯著增大,處理不好是會炸雞的;根據溫升計算好線寬銅厚;功率地如果和控制地不隔離要處理好接地點

以上都是泛泛而談,很多細節需要在繪製和調試過程中體會。走完原理圖設計、PCB 繪製到樣機調試成功的流程,基本上針對電力電子設備的PCB設計就過關了。

另外,不要把太多精力花費在PCB上,電力電子專業的研究生還有更多重要的事情要做。


作為一個電設渣學生,畫過一些渣板子,跟題主從一個學生的角度分享一下自己的一些疏淺的經驗,如果有不足和疏漏,還希望各位dalao能不吝賜教。

Part.1 PCB軟體相關

題主相信已經有了一定的電子課程相關基礎(如模電,電分等),如果想快速學習PCB設計,並儘快形成基本戰鬥力,我認為樓主可以先開始學習PCB軟體的使用。

軟體有Altium Designer(以下簡稱AD),Cadence Allegro(以下簡稱Allegro),PADS,Eagle等軟體。

個人用過AD和Allegro兩款軟體,先用AD,後來學習了Allegro,我個人現在主要用Allegro了。

AD個人的感受是簡單上手快,身邊一些julao創造過三小時開車上路的記錄(然而我用了一星期OvO),封裝設計流程相對簡單(不過聽說最新版本有畫焊盤工具了。。),不過個人感覺因為流程簡潔,諸如從Schematic到Layout流程的透明度不高,可控性不太好,還有Online DRC在我的破電腦的速度上讓我比較抓狂。

我自己剛學的時候看的這本書,流程講的還是好懂明白,我感覺其實軟體學習書之間的差別不是很大。

Allegro學習成本相對AD顯著高出一截,我覺得主要是因為軟體設計流程的增多,class和subclass的數量更加龐大,以及Gerber操作相關,並且自帶相關模擬。Allegro基本上是高速板的工業標準,號稱4成的手機,6成的PC主板出自Allegro。。像EDADOC這種世界級專職高速PCB設計廠現在只用Allegro。我感覺Allegro的流程透明度,可控都更好,然後在我的破電腦上用起來更流暢。不過我覺得題主如果將來不專門從事Layout工作,只是希望完成一些中小規模的設計任務或者是DIY啥的,不必要學習Allegro。

Allegro我看的也是這一系列的這本書,只是是上一版的了,體驗大致同AD。

另外聽說PADS也是一款很好的軟體,聽說有什麼"低端之王"之稱。自己沒用過就不多說了。

我認為題主照著書的指導完成書上的操作和相關常式,就可以開始完成一些設計任務了。

Part.2 一些相關知識

我粗淺的認為,會用PS不等於精通了平面設計,會用了MovieMaker不等於會拍電影,類似的,會用了軟體也不等於完全會了PCB設計,SI/PI/EMI等知識我覺得也是很重要的。

以下是一些自己略讀過的相關書籍:

《信號完整性與PCB設計》,布魯克斯[美]

我覺得這本書讀後可以簡單快速的掌握一些相關設計規則,當時看完後快速地修正了自己很多原有的問題,但是感覺可能因為篇幅原因,有些原理講的不是很清楚。

《信號完整性與電源完整性分析(第二版)》,[美]伯格丁

知識全面,簡單易懂的解釋了很多我覺得的根本問題,讀完個人收穫很大。

《電磁兼容的印刷電路板設計(第二版)》,[美]曼特羅斯

與上面兩本內容有所交集,結合一些標準,解釋了一些EMC,ESD設計相關問題。

《Key Issue In RF/RFIC Circuit Design》,Richard Chi-Hsi Li

李緝熙大師在這本書的一部分裡面講了一些模擬RF相關的Layout設計技巧。

另外《信號完整性揭秘:於博士SI設計手記》也是一本有良好口碑的相關書籍。

推薦Edadoc公司的微信公眾號:高速先生

我覺得裡面講了挺多PCB設計,諸如DDR,SI,PI,串擾等等的相關乾貨,技術討論也挺多。

Part.3 其它

推薦題主準備一台額外的顯示器,準備一台CPU和內存靠譜的電腦,有效改善工作效率,改善心情。。

純手機碼字。。答主技術水平十分有限,還望各位大佬不吝賜教,補充,指導!


我覺得應該

首先要弄明白幾個關鍵的層是做什麼的,從上往下的絲印層,阻焊層,助焊層,頂層(top層),機械層,內層,再往下對稱。

你可以找一塊廢棄的PCB板,那些綠的黑的紅的一大片的油漆所在的就是阻焊層,就是阻止你焊接的,焊錫在上面落不住。

這些油漆上面還噴有一般白色的字元,就是器件標識阻值邊框什麼的,還有公司logo。這一層就是絲印層。

還能看到一些焊盤上面噴錫,銀白色的,很容易焊上的,那些區域所在的就是助焊層,也有送去開鋼網的。

把油漆用刀子掛掉,可以看到黃色的銅線,銅皮,這一層就是走線的,頂層,top層。這一層是通電的,用一整片銅皮腐蝕得到的。

再刮掉,會看到像木頭似得東西,不導電,就是界質。隔離上下兩片銅皮,支撐電路板。就是,你總不能只有兩片銅皮和油漆,沒個支撐的東西。

機械層是確定板子外框,還有一些理想的層,實際不存在,只是幫助我們設計電路方便,剛開始可以先不用管他。

再接著上面的,把板子翻過來刮,會遇到和上面一樣的情況,就是對稱的。

四層板,六層板也不過是在中間又加了幾層,基本結構是一樣的。如果有條件的話你可以參觀一下這些板子到底是怎麼做出來的。我覺得就像漢堡包一樣一層落一層,每一層做成什麼樣子就是你設計了。不管你用什麼方法什麼軟體,最後發給工廠的都是每一層的光繪文件(就像模具),工廠用這些"模具"一層一層給你做好,最後就是你要的板子。這個我覺得就像我們微電子工藝里光刻一樣,我們設計的就是光刻板。

啰嗦了一堆。我覺得弄明白這些非常重要,這對於快速上手很有益處。我初學時,看那些EDA軟體里五顏六色一臉懵逼,這都是幹嘛的又改這又改那的。但很少有人講這些。我覺得要首先弄清楚你要做什麼,明白了之後就算是拿紙筆畫也能畫出板子。

~~~~~下面大概是樓主想看到的

有一個前輩叫 兄木 錄了一個altium designer 的入門教程,以一個51單片機最小系統為例,只有幾個小時,很快上手。我很推薦。當然那些幾十講的教程很詳細,但可能沒有那麼多耐心看完。之後就上手做,有問題百度。

還有一個前輩叫於錚博士錄了一個Cadence的入門教程,十分推薦,Cadence沒Altium好上手。

還有PCB布板會設計很多信號完整性,電源完整性,電磁兼容的知識,也很建議了解一下。

最後,紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行。我就不說了。


個人經驗,手機碼字。首先是準備工作,熟悉PCB,可以先拆你們實驗室的報廢PCB板,熟悉上面器件,查看datasheet,然後看看typical app circurt。熟悉你們實驗室將來PCB開發軟體,AD,cadence之類的,選和你們實驗室一致的。先佔坑。。。。。。


如果沒有畫過電路板,請還是找外援,不然你再好的設計,可能都毀在pcb設計上,這個要對工藝了解,成本了解,良品率了解,這樣才能做出好東西


個人覺得只要有人帶,倆個月就行了,事先也不用看什麼東西,如果沒人帶的話就必須得看視頻了。。不過說實話,讀碩士主要經歷放在PCB就得不償失了,,電力電子搞演算法搞分析才是王道,畢竟好寫論文


控制電路PCB,驅動電路PCB,主電路PCB

題主居然把pcb分成了這三類

提問見不得一個字背景

標題嘩眾取寵


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