节能灯PCB设计说明

1、2.2节能灯PCB设计说明电子节能灯设计中由于元件采用立式封装，排列紧凑，元件库中自带的封装大都不能使 用，必须自行设计元件封装。节能灯的外观和内部 PCB如图5-119所示。图5-119 节能灯外观和PCB图节能灯工作在较高电压中，一般是交流电压100V270V之间，工作频率一般在 30KHZ100KHZ之间，工作温度在 50C80C之间。电路原理图如图5-120所示。图5-120节能灯原理图电路工作原理如下。VD1VD4 C2组成桥式整流、滤波电路，完成AS DC转换。V1、V2、R3 R4、磁芯变压器L1、扼流圈L2、灯管、C7、C8组成自激振荡电路，完成 DO AC转换，点亮灯管，其中

2、 C7为启动电容、C8为谐振电容。R1、R2、C4组成启动电路，用于电路初始状态下起振，否则自激振荡无法形成。电容C8用于启动灯管：灯管需要瞬时高压才能启动点亮，在电路加电初始阶段，扼流 圈L2、灯管的灯丝、启动电容 C7、谐振电容C8与开关管组成谐振，产生高频高压，将灯管 击穿发光。VD5 VD6为保护二极管，保护 V1、V2。221设计前准备节能灯的印刷板面积很小，且需要装入灯头中， 故元件封装一般要设计为立式，在原理图设计中元件的封装名要与自行设计PCB库中的元件封装名一致。由于Protel 2004中元件自带的封装基本上不符合本次设计的要求，另个别元件在原理图库中不存在，所以必须重新设

3、计个别元件的图形和元件封装，并为元件重新定义封装。1. 绘制原理图元件在节能灯电路原理图中，高频振荡线圈 L1、扼流圈L2和节能灯管在原理图元件库中找 不到，需要自己设计元件图形，其中高频振荡线圈L1为三个线圈并绕在同一个磁环上，元扼流圈咼频振荡线圈、图5-121自制元件图形2. 元件圭寸装设计立式电阻封装图形：焊盘中心间距160mil，焊盘直径 80mil，封装名 AXIAL-0.2，如图5-122所示。立式二极管封装图形：焊盘中心间距如图5-123所示。图5-122 立式电阻封装AXIAL-0.2180mil，焊盘直径 80mil，封装名 DIODE-0.2 ,oo图5-123立式二极管封

4、装 DIODE-0.2件要标示上线圈的同名瑞，一、三、五管脚为同名瑞，该元件中有三套相同的功能单元。自 定义元件图形如图 5-121所示。高频振荡线圈封装图形：焊盘左右中心间距140mil，上下中心间距 200mil，焊盘直径80mil，元件外框 360mil x280mil，封装名 CH3如图5-124所示。扼流圈封装图形：焊盘中心间距 290mil，焊盘直径80mil，元件外框380mil x 380mil , 封装名ELQ1,如图5-125所示。图5-124 高频振荡线圈封装CH3图5-125 扼流圈封装图 ELQ1注：扼流圈磁芯为 EI型，其中1、2脚接线圈，3、4脚为空脚，用于固定元

5、件。三极管封装图形：图形拷贝BCY-W3/E4为减小封装图形占用的面积，删去图形外围丝网层上的“ 1”和“ 3”，并将元件封装名设置为 TO-92N。由于三极管13001的引脚顺序为 ECB而库中的NPN三极管引脚为1C、2B、3E （与实际元件有区别），所以应将TO-92N的焊 盘顺序设置为312，如图5-126所示。图5-126 三极管封装图节能灯管：因为节能灯管没有安装在电路板上，所以只要定义节能灯管原理图的外形图，不要制作封装图形，在PCB制作时，放置四个焊盘用于连接灯管。3. 原理图设计根据图5-120绘制电路原理图，并进行编译检查，元件的参数如表5-2所示。表5-2节能灯兀件参数表

6、元件类别元件标号库元件名元件所在库元件封装电解电容C1Cap Pol1Miscellaneous DevicesnLibRB.1/.2 （自制）电解电容C2Cap Pol1Miscellaneous DevicesnLibRAD-0.4涤纶电容C4 C7、C8CapMiscellaneous DevicesnLibRAD-0.11/8W电阻R1-R6Res2Miscellaneous DevicesnLibAXIAL-0.2 （自制）三极管V1、V2NPNMiscellaneous DevicesnLibTO-92N （自制）整流二极管VD1-VD6Diode 1N4007Miscellane

7、ous DevicesnLibDIODE-0.2 （自制）高频振荡线圈L1L3自制CH3（自制）扼流圈L2INDUCTOR5自制ELQ1（自制）节能灯管L5DG自制无将自行设计的元件封装库设置为当前库，依次将原理图中的元件封装修改为合适的封装形式，并将原来元件自带的封装删除。2.2.2 设计PCB时考虑的因素节能灯电路的PCB是套在灯头内的，板的尺寸比较少，但有一定的高度，可以通过高度 来弥补面积的不足。设计时考虑的主要因素如下。电源接线端和灯管接线端分别布于PCB的两侧，并为电源接线端预留 2个焊盘，为灯管接线端预留4个焊盘，并设置好网络。整流滤波电路集中布局于电源接线端附近。刚性器件、不能

8、弯曲的高元件布设于板的中央，以满足PCB的空间要求。电解电容C2因为板小将其封装定义为 RAD-0.4，安装该元件时将元件抬高，利用空 间来补充板的面积不足，注意在引脚上加套管。电容C8安装时将元件抬高，利用空间来补充板的面积不足，注意在引脚上加套管。三极管要注意焊盘的顺序是否正确， 本例中的三极管 13001 的引脚顺序为 EC（B 321）。 高频磁环 L1 是三只线圈并绕，要注意同名端的连接。 扼流圈磁芯为 EI 型，有 4 个引脚，其中 1、2 脚接线圈， 3、 4 脚为空脚，用于固定元件。节能灯印制板的外形为圆形，半径为660mil。元件布局很紧密，要注意DRC自动检查提示的警告信息

9、，若无原则性错误，可以忽略警告信息。 布线采用手工布线方式进行，线宽为 40mil 。（11）整流电路在空间允许的条件下可以使用覆铜，以提高电流承受能力和稳定性。2.2.3 设计中的特殊处理1. 关闭在线DRC佥查提示节能灯印制板的外形为圆形，半径为 660mil 。由于元件布局紧密，系统默认进行在线 DRC佥查，如果出现违反设计规则，元件将高亮显示。设计中可以将高亮显示关闭，具体操 作步骤为：执行菜单“设计”T“ PCB板层次颜色”，屏幕弹出“板层和颜色”对话框，在 “系统颜色”区取消“ DRC Error Markers ”后的复选框即可。2. 元件封装旋转角度调整因为印制电路板是圆形的在元件布局时元件不可能横平竖直，有些元件需要旋转一定的角度才能放在圆形的电路板中，而系统默认旋转一次为90，因此需要进行相应设置。执行菜单“工具”7“优先设定”，屏幕弹出“优先设定”对话框，选中“ Ge neral ”选 项，在“其他”区中的“旋转角度”栏后设置每次旋转5。3. 圆弧线设计节能灯PCB中要在板边缘布线时要画圆弧线，可以通过放置圆弧（中心）实现。 执行菜单“放置”7“圆弧（中心） ”，执行该菜单后，将光标移动到坐标原点单击鼠标 左键确定圆心， 移动鼠标拉出一个圆， 当圆弧可以连接两焊盘时单击鼠标左键确定半径，