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無論是進行交流-直流轉換還是直流-直流轉換，開關電源佈局在高壓設計中都很常見，必須仔細構造。 雖然該系統非常常見，但由於開關過程中電壓和電流的快速變化，它容易受到電磁干擾輻射。 設計者很少能够將現有設計應用於新系統，因為一個領域的微小變化可能會產生難以診斷的電磁干擾問題。
有適當的 PCB佈局 選擇和接線, 可以防止雜訊成為開關電源輸出的主要問題. 低壓變流器可以作為具有不同形狀因數的集成電路購買, 但高壓變流器需要由專用電路板上的分立元件製造. 以下是一些重要的開關電源PCB佈局 幫助您保持組件冷卻並防止系統中出現譟音問題的提示.
開關電源PCB佈局中的雜訊和熱問題
沒有解決方案：由於電晶體驅動器的開關動作，任何開關電源都會產生中等高頻雜訊。 實際上，您正在將低頻紋波（即在交直流轉換期間由全波整流器產生）轉換為高頻開關雜訊。 儘管這種轉換產生了更穩定的直流輸出，但仍有兩個重要的雜訊源：
開關元件的直接開關雜訊。
系統中其他地方的瞬態雜訊。
開關電源單元的輸出將以傳導雜訊和輻射雜訊的形式出現雜訊。 雖然每個問題的原因很難診斷，但可以很容易地區分兩種類型的雜訊。 SMPSPCB佈局中的其他設計挑戰是電路板上產生的熱量。 雖然這可能會受到選擇正確的PWM頻率、占空比和上升時間的影響，但您仍然需要在電路板上使用正確的熱管理策略。 考慮到這兩個挑戰，讓我們看看SMPSPCB佈局中需要注意的一些細節。
熱管理
理想情况下，開關電源將耗散零功率，儘管這實際上不會發生。 您的開關電晶體（以及用於交直流轉換的輸入變壓器）將耗散大部分熱量。 即使在開關電源拓撲中效率可以達到90%，功率MOSFET仍可以在開關期間釋放大量熱量。 這裡的常見做法是將散熱器放在鑰匙開關總成上。 確保將其重新連接到接地結構，以防止新的電磁干擾。
在高壓/大電流電源中，這些散熱器可能相當大。 您可以在主機殼中安裝風扇，以增强系統的散熱能力。 此外，確保遵循良好的做法為風扇供電，以防止新的電磁干擾問題。
一些SMPSPCB佈局提示
你的堆棧
您的佈局在一定程度上有助於熱管理，但這是電磁干擾靈敏度的更大决定因素。 通常，傳導雜訊通過在輸入和輸出電路上使用EMI濾波器來處理。 與高速/高頻系統中的許多電磁干擾問題一樣，堆棧將是抗輻射電磁干擾的主要决定因素。
開關電源操作的相關頻率範圍是？ 10 KHZ至？ 1MHz，囙此輻射EMI將感應到感應雜訊。 囙此，您需要將接地層直接放置在具有所有功率元件的表層下方。 這將確保表面電路的低回路電感。 傳播到輸出端的任何感應雜訊訊號通常通過在輸出端濾波來消除。
瞬態振鈴
瞬態是一個更難解决的問題，因為它們與層壓、佈線、孔洞的存在和過度去耦/阻抗有關。 與高速設計中的情况一樣，不要將任何攜帶開關訊號的銅佈線到接地間隙中，因為這將形成某種類型的天線結構，在瞬態期間會强烈輻射。 這些瞬態往往是高頻（10至100 MHZ）。
瞬態振鈴問題是一個阻抗管理問題。 高阻抗導致强烈的電壓紋波。 組件應以正確的焊盤模式放置，以减少電路板PDN中的阻抗。
