Protel DXP 2004 SP2印制電路板設(shè)計(jì)教程 課件 項(xiàng)目7 高散熱圓形PCB設(shè)計(jì)-LED燈

制作團(tuán)隊(duì)：郭勇、陳開洪、吳榮海項(xiàng)目7高散熱圓形PCB設(shè)計(jì)—LED燈主要內(nèi)容任務(wù)7.1了解LED燈任務(wù)7.2LED燈PCB設(shè)計(jì)技能實(shí)訓(xùn)9LED燈PCB設(shè)計(jì)項(xiàng)目7高散熱圓形PCB設(shè)計(jì)——LED燈LED燈由LED驅(qū)動(dòng)電路板和LED燈板兩部分集成在一起，安裝在燈頭上。

LED燈LED驅(qū)動(dòng)電路板LED燈板7.1.1產(chǎn)品介紹任務(wù)7.1了解LED燈LED燈驅(qū)動(dòng)電路采用非隔離型恒流驅(qū)動(dòng)，一般工作電壓在90V～265V之間，采用專用的LED恒流驅(qū)動(dòng)芯片，芯片內(nèi)部集成高壓金氧半場(chǎng)效晶體管（MOSFET）,工作電流超低，恒流控制，并具有LED短路保護(hù)、芯片過熱保護(hù)等功能。

電路板原理圖整流濾波AC轉(zhuǎn)DC降壓式變換電路為L(zhǎng)ED供電LED燈的印制板面積很小，且需要裝入燈頭中，元器件封裝采用貼片式和通孔式混合，個(gè)別元器件在原理圖庫(kù)中不存在，需重新設(shè)計(jì)元器件的原理圖圖形，元器件的封裝要根據(jù)實(shí)際需求重新定義。7.1.2設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備1.原理圖元器件與元器件封裝設(shè)計(jì)原理圖元器件1）原理圖中，K1052B需要自行設(shè)計(jì)，KP1052的封裝名SOP7，利用MiscellaneousDevices.IntLib中的SO-G8進(jìn)行修改，尺寸不變，引腳少一個(gè)。SOP7（修改后）刪除焊盤7修改焊盤8為7扼流圈2）扼流圈的封裝，封裝名ELQ48，引腳1、2用于連接線圈，引腳0為空腳，用于固定元器件。焊盤1、2之間的中心間距為4mm，兩個(gè)焊盤0、0和0、2之間的中心間距均為8mm，焊盤X/Y尺寸均為1.5mm，封裝的外框尺寸為11mm×11mm。12003）立式電感，封裝名INDU-0.2。焊盤中心間距200mil，焊盤X/Y尺寸均為80mil，形狀為Round，焊盤編號(hào)分別為1和2。4）電解電容封裝有2種，封裝名分別為RB.1/.2和RB.2/.4；兩者差別為外框圓直徑和焊盤間距大小不一，分別為200mil/400mil、100mil/200mil；焊盤X/Y尺寸均為80mil。5）整流橋的封裝，封裝名MBF。焊盤中心左右間距為250mil，上下間距為100mil，焊盤X/Y尺寸為60mil和35mil，形狀為Rectangular，外框的相距為200mil。電解電容橫線表示負(fù)極立式電感整流橋燈盤連接器彎腳插針實(shí)物封裝實(shí)物封裝定位孔連接開孔6）彎腳插針,封裝名HDR2.54-WI-2P。定位孔用焊盤來實(shí)現(xiàn)，中心間距為2.54mm，直徑和孔徑大小均設(shè)置為0.8mm；引腳焊盤中心間距為2.54mm，X/Y尺寸均為1.5mm，1形狀為Rectangular；定位孔和焊盤之間的中心間距2mm。

8）燈盤連接器，封裝名HDR2.54-CI-2P。采用貼片式，“TopOverlay”畫一個(gè)圓圈來表示開孔，開孔半徑為30mil，間距為100mil，貼片焊盤中心間距為280mil，X/Y尺寸均為60mil，形狀為Rectangular；外框尺寸為200mil×100mil。2.原理圖設(shè)計(jì)LED燈元器件參數(shù)表多數(shù)元器件來自系統(tǒng)自帶的元件庫(kù)，要設(shè)置好元器件封裝。元器件類別元器件標(biāo)號(hào)庫(kù)元器件名元器件所在庫(kù)元器件封裝熔絲電阻F1Fuse2MiscellaneousDevices.IntLibCC4532-1812整流橋BD1Bridge1MiscellaneousDevices.IntLibMBF滌綸電容C1CapMiscellaneousDevices.IntLibRAD-0.2電解電容C2CapPol2MiscellaneousDevices.IntLibRB.2/.4（自制）電解電容C3CapPol2MiscellaneousDevices.IntLibRB.1/.2（自制）貼片電阻R1-R3RES2MiscellaneousDevices.IntLibCR3216-1206芯片KP1052U1KP1052自制庫(kù)SOP7（自制）貼片二極管VD0DiodeMiscellaneousDevices.IntLibDIODESMC貼片發(fā)光二極管VD1-VD10LED3MiscellaneousDevices.IntLibSMD_LED立式電感L1InductorMiscellaneousDevices.IntLibINDU-0.2（自制）扼流圈L2InductorIronMiscellaneousDevices.IntLibELQ48（自制）彎腳排針（引腳2腳）P1Header2MiscellaneousConnectors.IntLibHDR-WI-2P（自制）燈盤連接器（引腳2腳）P2Header2MiscellaneousConnectors.IntLibHDR-CI-2P（自制）燈板圓形半徑23mm鋁基板使用大面積覆銅兩個(gè)板的連接位置要居中外殼空間有限區(qū)域器件不能過高7.1.3設(shè)計(jì)PCB時(shí)考慮的因素驅(qū)動(dòng)板兩頭不一樣大LED燈圓形布局需要進(jìn)行預(yù)布局驅(qū)動(dòng)板預(yù)留兩個(gè)焊盤連接電源結(jié)構(gòu)參數(shù)

LED驅(qū)動(dòng)電路板的燈板接線端采用彎腳插針結(jié)構(gòu)，安放在側(cè)邊中間位置，降壓變換電路布局在燈板接線端附近。

布線采用手工布線方式進(jìn)行,線寬為1.5mm。

7.2.1從原理圖加載網(wǎng)絡(luò)表和元器件封裝到PCB1）新建PCB文件“LED燈.PCBDOC”，單位制為公制；捕獲柵格為0.1mm，設(shè)置參考點(diǎn)。2）規(guī)劃LED燈盤電路板。切換工作層KeepOutLayer，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”，參考點(diǎn)為圓心，放置23mm的圓。

1.規(guī)劃PCB任務(wù)7.2LED燈PCB設(shè)計(jì)3）規(guī)劃LED驅(qū)動(dòng)電路板。執(zhí)行菜單“放置”→“直線”規(guī)劃LED驅(qū)動(dòng)電路板輪廓。4）工作層設(shè)置為Mechanical1，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”命令在Mechanical1層的燈盤圓心的左右兩側(cè)距離圓心各1.27mm處分別放置一個(gè)半徑為0.7mm的圓用于定位插座插針的開孔位置，最后保存PCB文件。2.LED燈電路板預(yù)布局1）預(yù)布局。手工放置貼片發(fā)光二極管LED3的封裝SMD_LED，設(shè)置標(biāo)號(hào)為VD1；選中VD1，執(zhí)行菜單“編輯”→“裁剪”，用鼠標(biāo)左鍵單擊VD1將其剪切；執(zhí)行菜單“編輯”→“特殊粘貼”，屏幕彈出“設(shè)置粘貼隊(duì)列”對(duì)話框，單擊“確認(rèn)”按鈕進(jìn)行陣列粘貼。粘貼時(shí)：1.選擇圓心2.圓心正上方18mm粘貼“Any”選項(xiàng)設(shè)置為“Same”2）鎖定預(yù)布局

選中元件VD1，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選中“查找相似對(duì)象”，彈出的“查找相似對(duì)象”對(duì)話框。鎖定選中狀態(tài)False未鎖定

3.從原理圖加載網(wǎng)絡(luò)表和封裝到PCB對(duì)原理圖文件進(jìn)行編譯，檢查并修改錯(cuò)誤。在原理圖編輯器中執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“UpdatePCBDocumentLED燈.PCBDOC”，在彈出的“工程變化訂單（ECO）”對(duì)話框。錯(cuò)誤,封裝未找到根據(jù)錯(cuò)誤提示進(jìn)行修改無原則性錯(cuò)誤單擊7.2.2LED燈PCB手工布局

執(zhí)行菜單“工具”→“切換快速交叉選擇模式”，實(shí)現(xiàn)原理圖文件和PCB文件的元器件交叉選擇。

執(zhí)行菜單“Window”→“垂直排列”，同時(shí)顯示原理圖文件和PCB文件。

選中原理圖的元器件，PCB中對(duì)應(yīng)的封裝也被選中,用鼠標(biāo)直接拖動(dòng)被選中的封裝可以進(jìn)行快速布局。1.交互選擇快速布局原理圖選中的元件PCB對(duì)應(yīng)元件被選中元器件的默認(rèn)旋轉(zhuǎn)角度為90°，為實(shí)現(xiàn)其他角度旋轉(zhuǎn)，必須先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度設(shè)置。執(zhí)行菜單“工具”→“優(yōu)先設(shè)定”，屏幕彈出“優(yōu)選項(xiàng)”對(duì)話框，選中“General”選項(xiàng)，將“其它”區(qū)中的“旋轉(zhuǎn)角度”欄設(shè)置為5，即每次旋轉(zhuǎn)5°。2.設(shè)置元器件旋轉(zhuǎn)角度空間限制，不能平直放置

3.底層貼片元器件布局LED驅(qū)動(dòng)電路板采用單面板設(shè)計(jì)，既有貼片元器件也有通孔式元器件，其中通孔式元器件放置在頂層，而貼片元器件需布置在底層。選中所有的貼片元件封裝，利用全局修改，將“Layer”（工作層）更改為“BottomLayer”。

底層元器件布局3D圖形

4.元器件手工布局調(diào)整在布局中不能出現(xiàn)通孔式元件與貼片元件焊盤重疊現(xiàn)象。適當(dāng)調(diào)整元器件間的間距，避免出現(xiàn)違反PCB的最小間距規(guī)則。

5.3D顯示布局情況執(zhí)行菜單“查看”→“顯示3維PCB板”，生成“LED燈.PCB3D”文件，查看該板的3D圖。7.2.3LED燈PCB手工布線

1.布線規(guī)則設(shè)置執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“規(guī)則”，屏幕彈出“PCB規(guī)則及約束編輯器”對(duì)話框，選中“Routing”選項(xiàng)下的“Width”設(shè)置線寬限制規(guī)則，設(shè)置最小寬度為1mm、最大寬度和優(yōu)選尺寸為1.5mm，匹配對(duì)象的位置”為“全部對(duì)象”。選中“Plane”選項(xiàng)下的“PolygonConnectStyle”，設(shè)置覆銅連接方式為“DirectConnect”，匹配對(duì)象的位置”為“全部對(duì)象”。2.手工布線1）LED燈板布線

1.設(shè)計(jì)一個(gè)局部區(qū)域的覆銅2.復(fù)制該覆銅注意：復(fù)制時(shí)要記住復(fù)制的坐標(biāo)信息3.進(jìn)行圓形陣列粘貼4.修改敷銅連接網(wǎng)絡(luò)5.刪除輸入輸出區(qū)域的敷銅6.重新鋪設(shè)覆銅注意：黏貼的坐標(biāo)和復(fù)制的坐標(biāo)要一致7.輸入輸出區(qū)域重新鋪設(shè)導(dǎo)線和覆銅2)LED驅(qū)動(dòng)電路板布線①工作層切換到BottomLayer②執(zhí)行菜單“放置”→“交互式布線”，連線轉(zhuǎn)彎采用135°或圓弧。③部分線路采用覆銅來完成布線。④借用L2的空腳0來過渡連線。⑤獨(dú)立焊盤布線。1.實(shí)訓(xùn)目的1）了解LED燈電路工作原理。2）掌握?qǐng)A形陣列粘貼布局方法。3）掌握交互式布局方法。4）進(jìn)一步掌握PCB的手工布線方法。5）掌握元器件報(bào)表的生成方法。技能實(shí)訓(xùn)9LED燈PCB設(shè)計(jì)2.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1）事先準(zhǔn)備好圖7-2所示的LED燈原理圖文件，并熟悉電路原理，觀察LED燈實(shí)物。2）進(jìn)入PCB編輯器，新建PCB文件“LED燈.PCBDOC”，新建元器件庫(kù)文件“LED燈.PcbLib”，參考圖7-3～圖7-9設(shè)計(jì)元器件的封裝。3）載入MiscellaneousDevice.IntLIB、MiscellaneousConnectors.IntLib和自制的LED燈.PcbLib元器件庫(kù)。4）編輯原理圖文件，根據(jù)表7-1重新設(shè)置好元器件的封裝。5）設(shè)置單位制為公制，捕獲和元件網(wǎng)格X/Y尺寸均為0.1mm。6）規(guī)劃LED燈盤PCB。將當(dāng)前工作層設(shè)置為KeepOutLayer，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”命令，以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心放置一個(gè)半徑為23mm的圓。7）規(guī)劃LED驅(qū)動(dòng)電路PCB。執(zhí)行“放置”→“直線”命令，參考圖7-10形狀和尺寸繪制LED驅(qū)動(dòng)電路板輪廓。8）將當(dāng)前工作層設(shè)置為Mechanical1，在圓心的左右兩側(cè)距離圓心1.27mm處，各放置一個(gè)半徑為0.7mm的圓，規(guī)劃完成的LED燈PCB如圖7-11所示，保存該P(yáng)CB文件。9）參考圖7-13進(jìn)行LED燈盤PCB預(yù)布局。手工放置貼片發(fā)光二極管LED3的封裝SMD_LED，剪切該元件，進(jìn)行圓形隊(duì)列粘貼，以燈板中心為圓心，在18mm的半徑上粘貼對(duì)應(yīng)的10個(gè)封裝，最后將粘貼好的10個(gè)封裝設(shè)置為鎖定狀態(tài)完成預(yù)布局。10）打開LED燈原理圖文件，執(zhí)行菜單“設(shè)計(jì)”→“UpdatePCBD