?一文看懂超薄電源的pcb設(shè)計(jì)和制造竅門|干貨分享

幾年前市場上就開始有了宣稱超薄電 幾年前市場上就開始有了宣稱超薄電 源產(chǎn)品，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們 源產(chǎn)品，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們 日常生活中所使用的電子產(chǎn)品越來越趨向 日常生活中所使用的電子產(chǎn)品越來越趨向 于輕薄、便攜，最具代表性的要數(shù)筆記本 于輕薄、便攜，最具代表性的要數(shù)筆記本 電腦了，其性能在不斷增強(qiáng)的同時(shí)體積也 電腦了，其性能在不斷增強(qiáng)的同時(shí)體積也 在不斷縮小、日趨輕薄，其配套的電源適 在不斷縮小、日趨輕薄，其配套的電源適 配器卻依然笨重，當(dāng)然輕薄的電源適配器 配器卻依然笨重，當(dāng)然輕薄的電源適配器 也有，但可算得上是屈指可數(shù)了，為什么 也有，但可算得上是屈指可數(shù)了，為什么 呢？

超薄電源的基本構(gòu)成特點(diǎn)

■細(xì)長的電解電容  

■超薄的磁芯

■高效率

高效率的一般方案

■BUCK PFC 

■交錯 交錯PFC 

■LLC 諧振 

■SR同步整流

其實(shí)，電源實(shí)現(xiàn)超薄最大困難不是在元件的選用上，也不是在方案的選型上，而是在工藝的設(shè)計(jì)上。

為什么這么說呢？

一個(gè)超薄的電源生產(chǎn)出來，其制造成本將會占整個(gè)電源的50%以上，甚至更 以上，甚至更高…

下面將我個(gè)人在超薄電源工藝設(shè)計(jì)上的一些領(lǐng)悟分享給大家。

產(chǎn)品是幾年前設(shè)計(jì)的一個(gè)全電壓輸入， 輸出65W的筆記本適配器。 

電源要做薄，幾乎所有的插件元件都得倒下安裝，要做到超薄，就得在尺寸上“斤斤計(jì)較” 了，甚至部分元件要做沉板安裝工藝。

PCBA

側(cè)面

PCBA總高設(shè)計(jì)為10.5mm，電容采用φ 10mm 的，實(shí)際直徑為10.2mm，預(yù)留 0.3mm的裝配公差。

正視圖 

背視圖 

先看下EMC和輸入濾波部分

EMC濾波部分是單獨(dú)在一塊小板上，線路在小板上完成，因?yàn)榇水a(chǎn)品是過PSE認(rèn)證（PSE對整流橋之前的電路距離都有要求），所以利用2個(gè)共模電感用三層絕緣線和鐵氟龍?zhí)坠茱w線，可以減小布線難度。采用小板裝配的優(yōu)點(diǎn)是可以正常完成SMT貼片和插件作業(yè)，無需對電容和電感做特殊整腳成型。

再來看看 再來看看PCB PCB的 的LAYOUT 

EMC小板Toplayer層

EMC小板Bottomlayer層

在EMC小板上有一個(gè)大焊盤用來提供 AC-N AC-N線的回路同時(shí)固定EMC小板，還有2個(gè)方孔，用來與主板組裝，這樣既可以固定EMC小板，也可以免治具組裝。

輸入濾波電容小板Toplayer層

輸入濾波電容小板Bottomlayer層

在輸入濾波電容小板上，同樣有4個(gè)大焊盤用來做輸入和輸出回路，也有 3個(gè)方孔用來固定和免治具組裝。輸入濾波電容小板也有線路連接，也省掉了電容彎腳成型的動作，也簡化了布線。 

下面隱藏BottomOverlay層，再看看

可以看到中間2個(gè)電容的焊盤在Bottomlayer和銅箔是沒有連接的。電流是從左邊的2個(gè)大方焊盤輸入到第1個(gè)電容，經(jīng)過Toplayer層依次經(jīng)過第2個(gè)電容和第3個(gè)電容，再到第4個(gè)電容輸出的?？梢杂行Ю秒娙轀p小線路紋波。

在以上小板組裝設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到PCB板的厚度及CNC鉆孔和裝配公差，一般在組裝處的PCB不要鋪銅和放置焊盤或過孔，防止PCB在制作過程中沉銅或電鍍工藝影響板厚的組裝公差，方孔長度也需考慮到CNC銑邊的R角度，一般需留單邊0.15~0.2mm（共0.3~0.4mm)的組裝公差，否則會導(dǎo)致組裝困難。 

次級輸出濾波小板也是采用此方式安裝。

平面變壓器是實(shí)現(xiàn)超薄的一大利器， 因?yàn)槠矫孀儔浩鞯腁W值一般很小，所以一般不采用傳統(tǒng)的BOBBIN做骨架來繞線，而采用多層PCB布線來替代銅線，但因?yàn)榘惨?guī)的需要，其次級的線圈仍然采用三層絕緣線繞制。為了方便繞制，采用2塊多層板在其中間繞三層絕緣線，這樣就不用附加繞線 BOBBIN了。

平面變壓器 

這是一顆POT3309的平面變壓器，采用原POT3311的CORE研磨到9.3~9.5mm=，采用2塊4層FR-4 PCB布置初級銅線和1塊雙面 塊雙面FR-4 PCB 布置反饋線圈，中間用三層絕緣線繞制次級。 

結(jié)構(gòu)順序?yàn)椋?/p>

磁芯—絕緣片—初級PCB—絕緣片—反饋 PCB—絕緣片—次級三層絕緣線—絕緣片— 初級PCB—磁芯。

在焊接平面變壓器時(shí)需要在變壓器地線墊一片0.6mm厚的物體托起，已確保變壓器和輸入濾波電容達(dá)到同一平面。平面變壓器的左右定位就完全由電源主PCB和變壓器初級PCB完成，整個(gè)焊接也可算是免治具焊接了。

剩下的動作就是焊接組裝散熱片后的MOS和肖特基了。在整個(gè)電源制成中，除 和肖特基了。在整個(gè)電源制成中，除輸入連接器焊接、MOS管散熱片和肖特基散熱片及管腳加工需要采用治具外，其他都是無治具焊接組裝，可以提高了批量產(chǎn)量，減少了制造成本。

再來看看設(shè)計(jì)完成的PCB外框。 

這個(gè)PCB如何排版開模呢？難道要全部進(jìn)行電腦鑼邊？如何進(jìn)行SMT SMT貼片呢？

采用復(fù)位沖壓就可以解決這個(gè)問題。復(fù)位沖壓模具的原理是采用上模將 PCB板材中設(shè)計(jì)的外框形狀采用模具沖壓致使其錯位2/3，再采用下模將其復(fù)位，做出來的PCB板看起來還是一個(gè)整的PCB板材，但設(shè)計(jì)的PCB外框已經(jīng) 外框已經(jīng)“ 鑲 ”在中間了，這樣既解決了異形板框的排版問題，也解決了SMT作業(yè)和過波峰PCB板受元件壓力變形問題。

下面看一下排版開模制作的PCB。

在波峰完成后，可剪開PCB外框即可取出PCBA了，這樣也避免普通采用 V-CUT分PCB板邊元件和PCB薄弱處的元件受外力損壞的問題。