電池充電器電路PCB設(shè)計(jì)

1 Protel軟件簡(jiǎn)介

隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，手工設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的PCB(印制電路板)已不能適應(yīng)電子技術(shù)發(fā)展的需要。我們必須借助計(jì)算機(jī)來完成PCB的設(shè)計(jì)工作，它不僅速度快，準(zhǔn)確性高，并能極大的減輕工程技術(shù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。其中涉及的軟件有許多種，Protel是其中比較經(jīng)典的一種。

Protel是Altium公司推出的電路輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它是第一個(gè)將所有的設(shè)計(jì)工具集成于一身的板卡級(jí)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括了原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、電路仿真、PLD設(shè)計(jì)等。它最早的版本是TANGO軟件包，后來發(fā)展為Protel for DOS版、Protel for Windows版、Protel 98版、Protel 99 SE版、Protel DXP版及Protel 2004版。隨著版本的不斷升級(jí)，它的功能越來越強(qiáng)大。

和其他版本相比，Protel 2004新增的許多功能，使操作更簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度更高，使我們可以輕松進(jìn)行各種復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)。

2 PCB設(shè)計(jì)

PCB是英文Printed Circuit Board的縮寫，譯為印制電路板，簡(jiǎn)稱電路板或PCB板。印制電路板是用印制的方法制成導(dǎo)電線路和元件封裝，它的主要功能是實(shí)現(xiàn)電子元器件的固定安裝以及管腳之間的電氣連接，從而實(shí)現(xiàn)電器的各種特定功能。制作正確、可靠、美觀的印制電路板是電路板設(shè)計(jì)的最終目的。

PCB設(shè)計(jì)的一般流程包括：制作前期準(zhǔn)備、制作PCB元件引腳封裝、新建PCB文件，規(guī)劃電路板、載入元件引腳封裝和網(wǎng)絡(luò)、布局、布線、DRC設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等。

3 Ni-MH電池充電器PCB設(shè)計(jì)

Ni-MH電池充電器是我們生活中常見的一種電子產(chǎn)品。借助Protel 2004設(shè)計(jì)該電路的印制電路板(PCB)基本步驟如下。

3.1創(chuàng)建項(xiàng)目文件

為方便各設(shè)計(jì)文件的管理和它們之間的無縫連接及同步設(shè)計(jì)。在Protel 2004中采用項(xiàng)目文件進(jìn)行管理，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目文件，然后在該項(xiàng)目文件下再新建或添加各設(shè)計(jì)文件。

3.2創(chuàng)建原理圖文件并完成電池充電器電路的原理圖設(shè)計(jì)

Ni-MH電池充電器電路原理圖如下圖1所示。

圖1電池充電器原理圖

3.3創(chuàng)建PCB文件并進(jìn)行規(guī)劃

在Protel 2004中創(chuàng)建PCB文件有兩種方法：用文件菜單創(chuàng)建和用向?qū)?chuàng)建，要注意的是用向?qū)?chuàng)建的PCB文件不在項(xiàng)目文件中，創(chuàng)建完成之后必須把它放入項(xiàng)目文件中，否則后面的步驟就沒辦法進(jìn)行了。根據(jù)充電器電路的組成，首先規(guī)劃板子的形狀為長(zhǎng)方形，根據(jù)元器件的數(shù)目確定板子的的大小為2400mil×1300mil，單層布線即設(shè)計(jì)為單面板。

3.4載入元件引腳封裝和網(wǎng)絡(luò)并進(jìn)行元件布局

本電路中全部元件采用插孔封裝形式。除了電池組正極性的封裝，其他元器件封裝均采用Protel 2004元器件庫中的標(biāo)準(zhǔn)封裝，我們需要根據(jù)實(shí)際電路為電池組的正極性端設(shè)置出封裝，首先創(chuàng)建自己的元器件封裝庫，在庫里創(chuàng)建如圖2中BT1—BT4所示封裝，然后將此封裝設(shè)置為電池組的封裝即可。

圖2電池充電器PCB圖

元件布局可采用先自動(dòng)布局然后手工調(diào)整的方法進(jìn)行。注意變壓器不在此板子上放置。布局時(shí)注意元器件的排列、分布要合理和均勻，力求整齊，美觀，合乎電路結(jié)構(gòu)工藝要求。

3.5設(shè)置布線規(guī)則，進(jìn)行布線

所謂“布線”，就是利用印制導(dǎo)線完成原理圖中各元件的連線關(guān)系。任何一塊電路板在完成元器件布局后，接下來要做的就是將元器件用導(dǎo)線連接起來，使其具有電氣特性，從而形成一塊完整的電路板。

Protel 2004中布線時(shí)首先要設(shè)置好布線規(guī)則，以滿足安全原則等電氣要求。根據(jù)充電器電路的實(shí)際要求，這里設(shè)置安全間距為10mil，頂層布線、普通線寬10mil、電源線20mil、地線30mil.布線采用自動(dòng)布線，對(duì)不合乎要求的地方最后可以進(jìn)行手工修改。布線時(shí)在滿足安全原則等電氣要求的前提下，導(dǎo)線要精簡(jiǎn)，盡可能短，盡量少拐彎，力求導(dǎo)線簡(jiǎn)單明了。

另外，走線設(shè)計(jì)要考慮組裝是否方便等。最后還要求板子美觀、經(jīng)濟(jì)，好的PCB板布線美觀，做功精細(xì)，看上去就像一件藝術(shù)品。

3.6 DRC設(shè)計(jì)規(guī)則檢查和錯(cuò)誤排除。

電路板設(shè)計(jì)完成之后，為了保證所進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作符合要求，可以由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成檢查工作，即DRC設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。檢查完成后，系統(tǒng)會(huì)彈出Messages信息框，根據(jù)此信息提示，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，直至沒有錯(cuò)誤。到這里電路的PCB設(shè)計(jì)工作就完成了，設(shè)計(jì)好的充電器PCB文件如上圖2所示。最后可以打印輸出圖紙和報(bào)表，進(jìn)行實(shí)際制板等相應(yīng)后續(xù)工作。

4總結(jié)

利用Protel 2004軟件進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高。Ni-MH電池充電器PCB設(shè)計(jì)具有PCB設(shè)計(jì)的共性，也有一定的特性。要設(shè)計(jì)一塊完美的充電器PCB，需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子線路也越來越復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)人員不斷提高設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)出更多的PCB精品。