电池充电器电路PCB设计

只看该作者 · 2014-6-18 11:22

本帖最后由 pcb_ic 于 2014-6-27 16:52 编辑

　　1 Protel软件简介
　　随着电子信息技术的飞速发展，手工设计电子产品的PCB（印制电路板）已不能适应电子技术发展的需要。我们必须借助计算机来完成PCB的设计工作，它不仅速度快，准确性高，并能极大的减轻工程技术人员的劳动强度。其中涉及的软件有许多种，Protel是其中比较经典的一种。
　　Protel是Altium公司推出的电路辅助设计系统，它是第一个将所有的设计工具集成于一身的板卡级设计系统，包括了原理图设计、PCB设计、电路仿真、PLD设计等。它最早的版本是TANGO软件包，后来发展为Protel for DOS版、Protel for Windows版、Protel 98版、Protel 99 SE版、Protel DXP版及Protel 2004版。随着版本的不断升级，它的功能越来越强大。
　　和其他版本相比，Protel 2004新增的许多功能，使操作更简单、自动化程度更高，使我们可以轻松进行各种复杂的电路板设计。
　　2 PCB设计
　　PCB是英文Printed Circuit Board的缩写，译为印制电路板，简称电路板或PCB板。印制电路板是用印制的方法制成导电线路和元件封装，它的主要功能是实现电子元器件的固定安装以及管脚之间的电气连接，从而实现电器的各种特定功能。制作正确、可靠、美观的印制电路板是电路板设计的最终目的。
　　PCB设计的一般流程包括：制作前期准备、制作PCB元件引脚封装、新建PCB文件，规划电路板、载入元件引脚封装和网络、布局、布线、DRC设计规则检查等。
　　3 Ni-MH电池充电器PCB设计
　　Ni-MH电池充电器是我们生活中常见的一种电子产品。借助Protel 2004设计该电路的印制电路板（PCB）基本步骤如下。
　　3.1 创建项目文件
　　为方便各设计文件的管理和它们之间的无缝连接及同步设计。在Protel 2004中采用项目文件进行管理，首先要创建一个项目文件，然后在该项目文件下再新建或添加各设计文件。
　　3.2 创建原理图文件并完成电池充电器电路的原理图设计
　　Ni-MH电池充电器电路原理图如下图1所示。
　　
　　图1 电池充电器原理图
　　3.3 创建PCB文件并进行规划
　　在Protel 2004中创建PCB文件有两种方法：用文件菜单创建和用向导创建，要注意的是用向导创建的PCB文件不在项目文件中，创建完成之后必须把它放入项目文件中，否则后面的步骤就没办法进行了。根据充电器电路的组成，首先规划板子的形状为长方形，根据元器件的数目确定板子的的大小为2400mil×1300mil，单层布线即设计为单面板。
　　3.4 载入元件引脚封装和网络并进行元件布局
　　本电路中全部元件采用插孔封装形式。除了电池组正极性的封装，其他元器件封装均采用Protel 2004元器件库中的标准封装，我们需要根据实际电路为电池组的正极性端设置出封装，首先创建自己的元器件封装库，在库里创建如图2中BT1—BT4所示封装，然后将此封装设置为电池组的封装即可。

　　图2 电池充电器PCB图
　　元件布局可采用先自动布局然后手工调整的方法进行。注意变压器不在此板子上放置。布局时注意元器件的排列、分布要合理和均匀，力求整齐，美观，合乎电路结构工艺要求。
　　3.5 设置布线规则，进行布线
　　所谓“布线”，就是利用印制导线完成原理图中各元件的连线关系。任何一块电路板在完成元器件布局后，接下来要做的就是将元器件用导线连接起来，使其具有电气特性，从而形成一块完整的电路板。
　　Protel 2004中布线时首先要设置好布线规则，以满足安全原则等电气要求。根据充电器电路的实际要求，这里设置安全间距为10mil，顶层布线、普通线宽10mil、电源线20mil、地线30mil。布线采用自动布线，对不合乎要求的地方最后可以进行手工修改。布线时在满足安全原则等电气要求的前提下，导线要精简，尽可能短，尽量少拐弯，力求导线简单明了。
　　另外，走线设计要考虑组装是否方便等。最后还要求板子美观、经济，好的PCB板布线美观，做功精细，看上去就像一件艺术品。
　　3.6 DRC设计规则检查和错误排除。
　　电路板设计完成之后，为了保证所进行的设计工作符合要求，可以由计算机自动完成检查工作，即DRC设计规则检查。检查完成后，系统会弹出Messages信息框，根据此信息提示，对设计进行修改，直至没有错误。到这里电路的PCB设计工作就完成了，设计好的充电器PCB文件如上图2所示。最后可以打印输出图纸和报表，进行实际制板等相应后续工作。
　　4 总结
　　利用Protel 2004软件进行PCB设计，操作简单，自动化程度高。Ni-MH电池充电器PCB设计具有PCB设计的共性，也有一定的特性。要设计一块完美的充电器PCB，需要大量的经验积累。随着电子技术的发展，电子线路也越来越复杂，需要设计人员不断提高设计水平，设计出更多的PCB精品。