PCB新聞 - 開關電源PCB佈局若干要點綜述

消費電子應用中的降壓開關電源原理圖. 設計者應能够在該電路圖上區分電源電路和控制訊號電路的組件. 如果設計者將電源的所有組件視為數位電路的組件，則問題可能會很嚴重. 通常首先需要知道 高頻PCB 電源電流, 並區分小訊號控制電路和電源電路部件及其接線.

一般來說，電源的電源電路主要包括輸入濾波電容器、輸出濾波電容器、濾波電感和上下功率FET。 控制電路主要包括PWM控制晶片、旁路電容器、自舉電路、迴響分壓器和迴響補償電路。

典型降壓開關電源示意圖（12V輸入，3.3V/15A輸出）[電源控制電路（細線），電源電路（粗線）]電源電路PCB佈局

PCB上電源設備的正確放置和佈線將决定整個電源是否正常工作。 設計人員必須首先瞭解開關電源設備上的電壓和電流波形。

以下顯示了降壓開關電源的電源電路組件上的電流和電壓波形。

由於流經輸入濾波電容器（Cin）、上部MOSFET（S1）和下部MOSFET（S2）的電流是具有高頻和峰值的交流電流，囙此Cin-S1-S2形成的回路面積應最小化。 同時，應儘量減少由S2、L和輸出濾波電容（Cout）組成的環路面積。

開關電源電路中的電流和電壓

如果設計師未能按照本文所述製作電源電路PCB，很可能會製作錯誤的電源PCB，如下所示。

不正確的開關電源設備放置和接線

此PCB佈局中有許多錯誤：

由於Cin的ESL較大，Cin的高頻濾波能力基本消失； 其次，CIN-S1-S2和S2-L-Cout回路的面積過大，產生的電磁雜訊會對電源本身和周圍電路造成很大干擾。 第3，L的PAD太近，導致CP太大，降低其高頻濾波功能； 第四，Cout pad引線過長，導致ESL的高頻濾波功能損失過大。

這是一個更好的PCB佈線電源電路。 cIN-S1-S2和S2-L-Cout回路的面積已得到控制。

S1的源極、S2的漏極和L之間的連接是一塊銅墊。 由於該連接點處的電壓為高頻，S1、S2和L需要非常靠近。 雖然L和Cout之間的接線沒有峰值高頻電流，但更寬的接線可以减少直流阻抗損失，提高電源效率。

如果成本允許，電源可以是兩側完全接地的PCB，但必須小心避免電源線和訊號線接地。 在電源的輸入和輸出埠添加片式電容器，以提高電源的高頻濾波效能。

電源控制電路PCB佈局

電源控制電路的PCB佈局也非常重要。 佈局不合理會導致電源輸出電壓漂移和振盪。 控制線應置於電源電路的邊緣，而不是高頻交流回路的中間。 旁路電容器應靠近晶片的VCC和GND。 迴響分壓器電阻器也適用於

ed靠近晶片。 驅動晶片至MOSFET的環路也應盡可能短。

電源佈局的基本要點：從控制晶片到上下fET的驅動電路回路應盡可能短。

開關電源PCB佈局示例

我們在文章中看到了典型的降壓開關電源PCB元件表面圖。 該電源採用低成本PWM控制器（Semtech SC1104A）。 PCB的下層是一個完整的接地層。 PCB電源形成和控制形成之間沒有分離。

可以看出，電源的電源電路從輸入插座（PCB左上角）經過輸入濾波電容器（C1、C2）、S1、S2、L1、輸出濾波電容器（C10、C11、C12、C13）一直到輸出插座（PCB右下角）。 SC1104A位於PCB的左下方。

由於電源電路電流不通過該層的控制電路, 無需將控制電路連接與電源電路連接分開. 如果輸入插座位於PCB的左下角, the

8大收穫：

1. 旁路片式電容器的電容不應太大, 其寄生串聯感應應盡可能小. Multiple capacitors in parallel can improve the impedance characteristics of the capacitor;

2. 電感器的寄生並聯電容應盡可能小, 並且感應器引脚和焊盤之間的距離應盡可能遠；

3、避免在地層上放置任何電源或訊號線；

4、儘量減少高頻回路面積；

5. Hole placement should not destroy the path of high frequency current on the formation;

6. 系統板上的不同電路需要不同的接地, 不同回路的接地通過單點與電源接地連接；

7、控制晶片至場效應管驅動電路回路的上下端應盡可能短；

8、開關電源電源電路和控制訊號電路組件需要連接到不同的接地層。 這兩個接地層通常通過一個點連接