“超薄型”开关电源的工艺设计！（转）

3万 · 2017-7-21 11:01

几年前市场上就开始有了宣称超薄电几年前市场上就开始有了宣称超薄电源产品，随着电子技术的飞速发展，人们源产品，随着电子技术的飞速发展，人们日常生活中所使用的电子产品越来越趋向日常生活中所使用的电子产品越来越趋向于轻薄、便携，最具代表性的要数笔记本于轻薄、便携，最具代表性的要数笔记本电脑了，其性能在不断增强的同时体积也电脑了，其性能在不断增强的同时体积也在不断缩小、日趋轻薄，其配套的电源适在不断缩小、日趋轻薄，其配套的电源适配器却依然笨重，当然轻薄的电源适配器配器却依然笨重，当然轻薄的电源适配器也有，但可算得上是屈指可数了，为什么也有，但可算得上是屈指可数了，为什么呢？
超薄电源的基本构成特点
■细长的电解电容
■超薄的磁芯
■高效率
高效率的一般方案
■BUCK PFC
■交错交错PFC
■LLC 谐振
■SR同步整流
其实，电源实现超薄最大困难不是在元件的选用上，也不是在方案的选型上，而是在工艺的设计上。
为什么这么说呢？
一个超薄的电源生产出来，其制造成本将会占整个电源的50%以上，甚至更以上，甚至更高…
下面将我个人在超薄电源工艺设计上的一些领悟分享给大家。
产品是几年前设计的一个全电压输入，输出65W的笔记本适配器。
电源要做薄，几乎所有的插件元件都得倒下安装，要做到超薄，就得在尺寸上“斤斤计较” 了，甚至部分元件要做沉板安装工艺。

3万 · 2017-7-21 11:36

本帖最后由 mmuuss586 于 2017-7-21 11:38 编辑

侧面

PCBA总高设计为10.5mm，电容采用φ 10mm 的，实际直径为10.2mm，预留 0.3mm的装配公差。

正视图

俯视图

3万 · 2017-7-21 11:42

先看下EMC和输入滤波部分：

EMC滤波部分是单独在一块小板上，线路在小板上完成，因为此产品是过PSE认证（PSE对整流桥之前的电路距离都有要求），所以利用2个共模电感用三层绝缘线和铁氟龙套管飞线，可以减小布线难度。采用小板装配的优点是可以正常完成SMT贴片和插件作业，无需对电容和电感做特殊整脚成型。

再来看看再来看看PCB PCB的的LAYOUT

EMC小板Toplayer层

EMC小板Bottomlayer层

3万 · 2017-7-21 11:46

在EMC小板上有一个大焊盘用来提供 AC-N AC-N线的回路同时固定EMC小板，还有2个方孔，用来与主板组装，这样既可以固定EMC小板，也可以免治具组装。

输入滤波电容小板Toplayer层

输入滤波电容小板Bottomlayer层

在输入滤波电容小板上，同样有4个大焊盘用来做输入和输出回路，也有 3个方孔用来固定和免治具组装。输入滤波电容小板也有线路连接，也省掉了电容弯脚成型的动作，也简化了布线。

下面隐藏BottomOverlay层，再看看

可以看到中间2个电容的焊盘在Bottomlayer和铜箔是没有连接的。电流是从左边的2个大方焊盘输入到第1个电容，经过Toplayer层依次经过第2个电容和第3个电容，再到第4个电容输出的。可以有效利用电容减小线路纹波。

3万 · 2017-7-21 11:50

在以上小板组装设计时，需要考虑到PCB板的厚度及CNC钻孔和装配公差，一般在组装处的PCB不要铺铜和放置焊盘或过孔，防止PCB在制作过程中沉铜或电镀工艺影响板厚的组装公差，方孔长度也需考虑到CNC铣边的R角度，一般需留单边0.15~0.2mm（共0.3~0.4mm)的组装公差，否则会导致组装困难。

次级输出滤波小板也是采用此方式安装。

平面变压器是实现超薄的一大利器，因为平面变压器的AW值一般很小，所以一般不采用传统的BOBBIN做骨架来绕线，而采用多层PCB布线来替代铜线，但因为安规的需要，其次级的线圈仍然采用三层绝缘线绕制。为了方便绕制，采用2块多层板在其中间绕三层绝缘线，这样就不用附加绕线 BOBBIN了。

平面变压器

这是一颗POT3309的平面变压器，采用原POT3311的CORE研磨到9.3~9.5mm=，采用2块4层FR-4 PCB布置初级铜线和1块双面块双面FR-4 PCB 布置反馈线圈，中间用三层绝缘线绕制次级。

结构顺序为：

磁芯—绝缘片—初级PCB—绝缘片—反馈 PCB—绝缘片—次级三层绝缘线—绝缘片— 初级PCB—磁芯。

3万 · 2017-7-21 11:53

在焊接平面变压器时需要在变压器地线垫一片0.6mm厚的物体托起，已确保变压器和输入滤波电容达到同一平面。平面变压器的左右定位就完全由电源主PCB和变压器初级PCB完成，整个焊接也可算是免治具焊接了。

剩下的动作就是焊接组装散热片后的MOS和肖特基了。在整个电源制成中，除和肖特基了。在整个电源制成中，除输入连接器焊接、MOS管散热片和肖特基散热片及管脚加工需要采用治具外，其他都是无治具焊接组装，可以提高了批量产量，减少了制造成本。

再来看看设计完成的PCB外框。

这个PCB如何排版开模呢？难道要全部进行电脑锣边？如何进行SMT SMT贴片呢？

采用复位冲压就可以解决这个问题。复位冲压模具的原理是采用上模将 PCB板材中设计的外框形状采用模具冲压致使其错位2/3，再采用下模将其复位，做出来的PCB板看起来还是一个整的PCB板材，但设计的PCB外框已经外框已经“ 镶 ”在中间了，这样既解决了异形板框的排版问题，也解决了SMT作业和过波峰PCB板受元件压力变形问题。

下面看一下排版开模制作的PCB。