电力电子设计综合实验指导书.docx

《电力电子设计综合实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力电子设计综合实验指导书.docx（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、电力电子设计综合实验指导书电气工程实验教学中心一、Protel 99原理图设计使用基础1、文件管理Explorer (设计文件管理库)使用方法基本与Windows中的资源管理器相 同。(1)打开设计文件：利用File-Open或单击工具栏内的打开按钮。列出掩藏设计文件或文件夹内的目录内容。(3)文件切换直接单击文件夹或文件夹内的文件，也可单击标签。文件删除、改名与复制先关闭欲删除文件，然后直接将其拖至设计文件库内自带的回收站，或右击 文件，利用其快捷菜单中的删除命令。关闭文件，右击其文件名，利用快捷菜单 中的重命名命令可以对文件改名。同一设计文件库内，可用CTRL +拖动，完成 文件的复制。不

2、同设计文件库内，只需拖动即可复制。(5)文件新建(6)设计文件库的新建2、原理图编辑器窗口组成进入原理图编辑环境，即启动了原理图编辑器。由以下窗口组成：标题栏、 菜单栏、主工具栏、设计文件管理器标签页、原理图编辑器标签页、各设计文件 标签、原理图编辑区、画图工具栏、画线工具栏。各工具栏可以以窗口的形式随处移动，或贴附于编辑区的四周。原理图编 辑器标签页只有在进入SCI1环境才会出现。3、电路绘图工具栏1)取用元件单击电路绘图工具栏中的按钮，进入放置元件状态，出现取用元件对话框， 输入缩要取的元件名称即可。也可在取用元件尚未固定前按T A B键开启元件属 性对话框。其中Attributes页是设

3、定元件的电气属性,Graphical Attrs页是 设定元件的图形属性，Part-Fieldsl-8 Part Fields9-16两页是设定元件的 元件标注栏，Read-Only是设定元件的只读性。在待命状态下，如果要单独编辑 元件序号或元件名称时，只要双击其中间，即可开启其属性对话框Fields PartDesignator,进而对其进行编辑。2）导线画导线时.，可在待命状态下单击电路绘图工具栏的按钮，进入画导线状态。 分人工走线和自动走线两种，人工走线时可以按空格键改变走线方式。3）总线总线是一种代表由数条同性质导线所组成的束线，最常见的像数据总线、地 址总线等都是。而总线都会比导线粗

4、一点，以作区别。不过，总线与导线的最主 要区别在于总线本身的连接并没有实质意义，它必须靠由总线接出的各单一导线 做实质的连接。4）网络名称网络名称在电路图中，除了可以增加电路图的可读性外，还具有实质电气连 接的功能。如果分别在两条不同（不相连接）的导线上放置了相同的网络名称， 则此两条导线将被视为同一导线。通常使用网络名称的场合有下列三种：简化绘图的程序：连接线路比较远，或线路太复杂走线不容易，利用相同的 网络名称代替实际的走线。导线进出总线导线的连接关系：进出总线的导线需要靠加注在其上的网络名 称才能达到电气连接的目的，否则形同虚设。突显连接关系：适时地放置网络名称，可使电路的连接关系更明显

5、，相当于 一般说明性文字的功能。当我们要放置网络名称时，只要在待命状态下单击电路绘图工具栏中的按 钮或按P N键，即可进入放置网络名称的状态。5）电源及接地符号当我们要放置电源及接地符号时，只要在待命状态下单击电路绘图工具栏中 的按钮，或按P-0键，即可进入放置电源及接地符号的状态，也可通过双击编 辑其属性。6）电路方块图电路方块图是阶层式电路设计中不可或缺的图件。当放置电路方块图时， 只要在待命状态下单击电路绘图工具栏中的按钮，或按P-S键，即可进入放置 电路方块图的状态，将光标移到所要放置电路方块图的一角，单击左键，再移到 对角拉开一个区块，再单击左键，该电路方块图完成。也可通过双击编辑其

6、属性。7）输入输出接口输入输出接口是进出电路图的管道。放置时，只要在待命状态下单击电路绘 图工具栏中的按钮，或按P-R键，即可进入放置的状态，将光标移到所要放置 输入输出接口的位置，单击左键，即可放置一个输入输出接口。也可通过双击编 辑其属性。或在激活状态按T A B键弹出属性对话框以做编辑。4、一般绘图工具栏SCH99除了电路设计之外，还提供了一般绘图功能，如绘制直线、弧线、 曲线、矩形、椭圆形、圆饼图以及帖附图片等。所有这些非电气图件的绘制工具 全部集中在一般绘图工具栏中。同样地，在一般绘图工具栏中的每个按钮都可在Place菜单下的Drawing Tools命令中找到相应的命令。5、格点和

7、光标设定启动Tools/Preferences.命令，弹出一个对话框，其中Color-Options 区块中的Grid Color栏位是设定格点颜色；Cursor/Grid Options区块中的 Visible Grid栏位用语设定格点的种类。当我们要设定格点的颜色时，只要单 击Grid Color栏位，在开启的颜色编辑对话框中，进行颜色的设定即可。如果 要设定格点的形状，则单击Visible Grid栏位右边的下拉钮，从中选即可。SCH 9 9提供三种不同的光标，当我们在待命状态时，光标一律呈箭头 状；而在画图件时，原有的箭头光标上会多出十字或打杈，那就是我们所设定的 光标形状。当我们要设

8、定光标时，则开启Preferences对话框，然后在 Curor/Grid Options区块里，按Cursos Type右边的下拉钮，拉下选项，Large Cursor 90 Small Cursor 90 及 Small Cursor 45 三种光标。 6、基本操作技巧 1）窗口缩放技巧除了 Page Up、PageDown键分别是放大窗口及缩小窗口的快速功能键外, View菜单下的Zoom In和Zoom Out也可以实现相同的功能。基本上窗口缩放 命令都再View菜单中。其中包括Fit Document （功能是放大或缩小工作图， 使整个图面完整容纳于窗口中）、Fit All Obje

9、ct （使窗口能包含图面中所有图 件）、Area （将指定区域内的图面放大至整个工作区）、Around Point （将指定 区域放大至整个窗口，与Area类似，只是指定区域的方法不同）、Pan （把光标 所指的位置设为窗口的新中心位置）、Refresh （重画画面，与END键的功能 一样）等命令。2）选定与点取选定兼有记忆与标记的功能，可同时选定多个图件，被选定的图件将出 现黄色边框，我们可以对选定图件进行复制、删除、搬移等操作。点取是对单 一图件的的指定，当我们点取另一图件时，前一被点取的图件将自动杰出点取状 态；图件被点取后，即将进入编辑状态，该图件将出现操作点，可编辑点取图件 的大小、

10、颜色等属性。选定用Edit/Select命令，也可直接拖曳选定。解除选定可启动 Edit/Deselct命令。点取的操作很单纯，只要将光标指向缩要点取的元件，轻 轻地单击即可。4）阵列式粘贴、搬移与删除阵列式粘贴：选定第一组要粘贴的内容，剪切，再单击图件某位置作为参考 点。启动Edit/Paste Array命令，按需要填写阵列式布图对话框。确认后将光标移到要重复放置的起点即可完成。元件的平面移动分两种情况，一种是一般的移动，原先连接的状态会因移动 而断线，另一种则是牵动，不管怎么移,都不会改变原先连接的状态。移动用/Move Selction令完成，牵动则需启动Edit/Move/Drag

11、Seiaction命令。对于点取的元件只要直接按删除键Delete即可将其删除。对于选定的元件 则按 Ctrl+Deleteo 二、PCB设计 1、PCB布线在PCB设计中，布线是完成产品设计的重要步骤，可以说前面的准备工作 都是为它而做的，在整个PCB中，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工 作量最大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种: 自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格 的线进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。自动布线的布通率，依赖

12、于良好的布局，布线规则可以预先设定，包括走 线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般先进行探索式布经线，快速 地把短线连通，然后进行迷宫式布线，先把要布的连线进行全局的布线路径优 化，它可以根据需要断开己布的线。并试着重新再布线，以改进总体效果。对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了，它浪费了许多宝贵 的布线通道，为解决这一矛盾，出现了盲孔和埋孔技术，它不仅完成了导通孔的 作用，还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便，更加流畅，更为完善, PCB板的设计过程是一个复杂而又简单的过程，要想很好地掌握它，还需广大电 子工程设计人员去自已体会，才能得到其中的真谛。1）电源、地线的

13、处理既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周 到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对 电、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以 保证产品的质量。对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所 产生的原因，现只对降低式抑制噪音作以表述：众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是： 地线,电源线信号线，通常信号线宽为：0. 20.3皿n,最经细宽度 可达0. 05-0. 07mm,电源线为1. 22. 5 mm,对数字电路的PCB可用 宽

14、的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用（模拟电路的地不 能这样使用）用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接 作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。2）数字电路与模拟电路的共地处理现在有许多PCB不再是单一功能电路（数字或模拟电路），而是由数字电路 和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题，特别 是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强，对信号线来说，高频的信号线 尽可能远离敏感的模拟电路器件、对地线来说，整人PCB对外界只有一个结点， 所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题，而在板内部数字地和模拟地实 际上是分

15、开的它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等）。 数字地与模拟地有一点短接，请注意，只有一个连接点。也有在PCB上不共地的, 这由系统设计来决定。3）信号线布在电（地）层上在多层印制板布线时，由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多，再多 加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量，成本也相应增加了，为解决 这个矛盾，可以考虑在电（地）层上进行布线。首先应考虑用电源层，其次才是 地层。因为最好是保留地层的完整性。4）大面积导体中连接腿的处理在大面积的接地（电）中，常用元器件的腿与其连接，对连接腿的处理需要 进行综合的考虑，就电气性能而言，元件腿的焊盘与铜面满接为好，但对元件的

16、 焊接装配就存在一些不良隐患如:焊接需要大功率加热器。容易造成虚焊点。 所以兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘，称之为热隔离（heatshield） 俗称热焊盘（Thermal）,这样，可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可 能性大大减少。多层板的接电（地）层腿的处理相同。5）布线中网络系统的作用CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。网格过密，通路虽然有所增加， 但步进太小，图场的数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时 也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。而有些通路是无效的，如被 元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定们孔所占用的等。网格过疏，通路太少对布 通率的影

17、响极大。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。标准元器件两腿之间的距离为0. 1英寸54nlm）,所以网格系统的基础一 般就定为0. 1英寸54 mm）或小于0. 1英寸的整倍数，如：0. 05英寸、0. 025 英寸、0.02英寸等。6）设计规则检查（DRC）布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同 时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个 方面： 线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与 贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波 阻抗）在PC

18、B中是否还有能让地线加宽的地方。 对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输 入线及输出线被明显地分开。 模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。 后加在PCB中图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。 对一些不理想的线形进行修改。 在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸 是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板 外容易造成短路。2、PCB布局在设计中，布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效 果，因此可以这样认为，合理的布局是PCB设计成功的第一步。布局的

19、方式分两种，一种是交互式布局，另一种是自动布局，一般是在自 动布局的基础上用交互式布局进行调整，在布局时还可根据走线的情况对门电路 进行再分配，将两个门电路进行交换，使其成为便于布线的最佳布局。在布局完 成后，还可对设计文件及有关信息进行返回标注于原理图，使得PCB板中的有关 信息与原理图相一致，以便在今后的建档、更改设计能同步起来，同时对模拟的 有关信息进行更新，使得能对电路的电气性能及功能进行板级验证。考虑整体美观一个产品的成功与否，一是要注重内在质量，二是兼顾整体的美观，两者 都较完美才能认为该产品是成功的。在一个PCB板上，元件的布局要求要均衡， 疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。布局的检查印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符？能否符合PCB制造工艺要求？有无 定位标记？元件在二维、三维空间上有无冲突？元件布局是否疏密有序，排列 整齐？是否全部布完？需经常更换的元件能否方便的更换？插件板插入设备是 否方便？热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离？调整可调元件是否方 便？在需要散热的地方，装了散热器没有？空气流是否通畅？信号流程是否顺 畅且互连最短？插头、插座等与机械设计是否矛盾？线路的干扰问题是否有所 考虑？