PCB部落格 - 開關電源PCB板佈局的基本要點

轉換 權力 供給 <一 href="一_href_0" t一rget="_bl一k">印刷電路板板 佈局 是 一 重要的 過程 在裡面 這個 發展 屬於 權力 供給 產品. 在裡面 許多的 案例, 一 權力 供給 那個 是 完美地 設計 在…上 紙張 也許 不 工作 正確地 在期間 最初的 調試 由於 到 許多的 問題 具有 這個 佈局 屬於 這個 權力 供應 印刷電路板. 這個 基本的 要點 屬於 轉換 權力 供給 印刷電路板 佈局 是 討論 在裡面 細節, 和 一些 實際的 印刷電路板 佈局 例子 是 描述. 在裡面 順序 到 適應 到 這個 迅速的 替換 節奏 屬於 電子的 產品, 產品 設計 工程師 是 更多 傾向的 到 選擇 自動控制/直流 轉接器 那個 是 容易的 到 購買 在裡面 這個 集市 和 安裝 倍數 集合 屬於 直流 權力 補給 直接地 在…上 這個 環行 板 屬於 這個 系統. 自從 這個 電磁的 干擾 生成 通過 這個 轉換 權力 供給 將 影響 這個 典型的 活動 屬於 它的 電子的 產品, 這個 對的 佈局 屬於 這個 權力 供給 印刷電路板 變成 非常 重要的. 這個 佈局 屬於 這個 轉換 權力 供給 印刷電路板 是 徹底地 不同的 從…起 這個 佈局 屬於 這個 數位的 環行 印刷電路板. 在裡面 數位的 環行 佈局, 許多的 數位的 炸薯條 可以 是 自動地 安排 通過 P（三）B bo一rd 軟件, 和 這個 連接 線 之間 炸薯條 可以 是 自動地 有聯系的 通過 印刷電路板 bo一rd 軟件. 這個 轉換 權力 供給 出院 通過 自動的 排版 將 肯定 不 工作 正確地. 因此, 計畫者 需要 到 有 一 某些 理解力 屬於 這個 基本的 規則 屬於 轉換 權力 供給 印刷電路板 佈局 和 這個 工作 道德原則 屬於 轉換 權力 供給.

1............ 基本的 要點 屬於 印刷電路板板 佈局 屬於 轉換 權力 供給

1.1電容器高頻濾波特性

電解電容器通常具有大電容和大等效串聯電感。 由於其諧振頻率非常低，囙此只能用於低頻濾波。 鉭電容器通常具有較大的電容和較小的等效串聯電感，囙此其諧振頻率高於電解電容器，可用於中高頻濾波。 陶瓷電容器的電容和等效串聯電感通常非常小，囙此其諧振頻率遠高於電解電容器和鉭電容器，囙此可用於高頻濾波和旁路電路。 由於小電容陶瓷電容器的諧振頻率高於大容量陶瓷電容器，囙此在選擇旁路電容器時，不能選擇電容過高的陶瓷電容器。 為了改善電容器的高頻特性，可以並聯使用具有不同特性的多個電容器。 圖3.....顯示了多個具有不同特性的電容器並聯後阻抗改善的效果。 電源佈局的基本要點1旁路陶瓷電容器的電容不應太大，其寄生串聯電感應盡可能小。 多個並聯電容器可以改善電容器的高頻阻抗特性。

1.2........電感高頻濾波特性

在開關電源中，電感器的內容提供者應控制得盡可能小。 同時，必須注意，由於不同的線圈結構，相同電感的電感將具有不同的內容提供者值，並且相同電感的感應在兩個不同線圈結構下將具有不同內容提供者值。 電感器的5.....匝依次纏繞。 該線圈結構的內容提供者值是匝線圈的等效並聯電容（C）的1/5。 電感器的5匝繞組以交叉順序纏繞。 當繞組4....和5放置在繞組1、2和3之間，並且繞組1和5非常接近時，由這種線圈結構產生的內容提供者是1匝線圈的C值的兩倍。 可以看出，具有相同電感的兩個電感器的內容提供者值實際上相差數倍。 在高頻濾波中，如果電感器的內容提供者值太大，高頻雜訊將很容易通過內容提供者直接耦合到負載。這種電感器也失去其高頻濾波功能。 在印刷電路板板上，V在裡面以不同的管道通過L佈線到負載（（右））。 為了降低電感器的內容提供者，電感器兩個引脚應盡可能遠離。 從V在裡面到RL的正極和V在裡面到RL的負極的跡線應盡可能接近，電感器的寄生並聯電容應盡可能小，並且電感器引脚的焊盤之間的距離越遠越好。

1.3鏡面

電磁理論中的鏡面概念將有助於設計者掌握開關電源的印刷電路板佈局。 直流電流流過接地平面的情况。 地層上的返回直流電流現在非常均勻地分佈在整個地層上。 高頻電流流過同一地層的情况。 此時，地面上的回流交流電只能在地面中間流動，而地面兩側沒有電流。 接地平面設計者應儘量避免在接地平面上放置任何電源或訊號跡線。 一旦接地層上的佈線破壞整個高頻回路，電路將產生強電磁波輻射，破壞周圍電子設備的正常運行。 避免在接地平面上放置任何電源或訊號跡線。

1.4高頻回路

開關電源中有許多由功率器件組成的高頻回路。 如果回路處理不當，將對電源的正常運行產生重大影響。 為了减少高頻環路產生的電磁波雜訊，環路的面積應控制得非常小。 高頻電流回路面積大，會在回路內外產生強電磁干擾。 對於相同的高頻電流，當環路面積設計得非常小時，環路的內部和外部電磁場相互抵消，整個電路將變得非常安靜。 高頻回路的面積應盡可能小。

1.5通孔和焊盤放置

許多設計師喜歡在多層印刷電路板板下放置許多通孔。 然而，有必要避免在高頻電流返回路徑上放置過多通路。 否則，地面上的高頻電流跡線將損壞。 如果一些通孔必須放置在高頻電流路徑上，則可以在通孔之間留出空間，以便高頻電流平滑地通過。 通孔佈置不應干擾接地平面上的高頻電流，設計師還應意識到，不同的焊盤形狀將產生不同的串聯電感。 旁路電容器的佈置還考慮到其串聯電感值。 旁路電容器必須是低阻抗和低ESL的陶瓷電容器。 但如果在印刷電路板上以錯誤的管道放置高品質陶瓷電容器，其高頻濾波功能將消失。

1.6.功率直流輸出

許多開關電源具有遠離電源輸出埠的負載。 為了避免電源本身或周圍電子設備對輸出佈線造成的電磁向下干擾，輸出電源佈線必須非常接近，以最小化輸出電流回路的面積。

1.7.系統板上接地層的分離

新一代電子產品的系統板將同時具有類比電路、數位電路和開關電源電路。 為了减少開關電源雜訊對敏感類比和數位電路的影響，通常需要分離不同電路的接地平面。 如果使用多層印刷電路板，不同電路的接地層可以由不同的印刷電路板層分開。 如果整個產品只有一個接地層，無論是多層印刷電路板板上的接地層分離還是單層印刷電路板板上接地層分離，不同電路的接地層應通過單點連接到開關電源的接地層。 系統板上的七個不同電路需要不同的接地平面，不同印刷電路板板的接地面通過單個點連接到電源接地平面。

2.開關電源印刷電路板佈局示例

設計者應能够在電路圖上區分電源電路中的部件和控制訊號電路中的組件。 如果設計者將電源中的所有組件視為數位電路中的組件，則問題相當嚴重。 通常，首先需要知道電源的高頻電流路徑，並區分小訊號控制電路和電源電路組件及其軌跡。 一般來說，電源的電源電路主要包括輸入濾波電容器、輸出濾波電容器和濾波電感以及上下功率場效應電晶體。 控制電路主要包括脈寬調製控制晶片、旁路電容器、自舉電路、迴響分壓電阻器和迴響補償電路。

2.1電源電路的印刷電路板佈局

印刷電路板上電源組件的正確放置和佈線將决定整個電源是否正常工作。 設計者必須首先對開關電源設備上的電壓和電流波形有一定的瞭解。 降壓開關電源電路部件的電流和電壓波形。 由於電流從輸入濾波電容器（C在裡面）、上端場效應電晶體（（S1））和F端場效應電晶體（（S2））流過具有高頻率和高峰值的交流電，囙此C在裡面-S1-S2形成的環路面積應最小化。 同時，由S2、L和輸出濾波電容器（C出來）形成的環路面積也應最小化。 如果設計者不按照本書中描述的要點製作電源電路印刷電路板，則可能會製作網絡19中所示的電源印刷電路板。PCB佈局中存在許多錯誤：因為C在裡面具有較大的ESL，C在裡面的高值頻率濾波能力基本消失； 其次，C在裡面-S1-S2和S1 L（庫特）環路的面積太大，產生的電磁雜訊會對電源本身和週邊電路造成很大干擾； 第三，L焊盤如果太近，內容提供者將太大，其高頻濾波功能將降低； 第四，庫特焊盤引線過長，導致FSL過大，並遺失高頻濾波線。 C在裡面-S1-S2和S2-L-庫特環的面積已被控制。 S1的源極、S2的漏極和L之間的連接點是單件銅焊盤。 由於該結處的電壓為高頻，S1、S2和L需要非常接近。 雖然在L和Cout之間的跡線上沒有高峰值高頻電流，但較寬的跡線可以减少直流阻抗的損失，並提高電源的效率。 如果成本允許，電源可以用在一側有接地平面的雙面PCB上，但必須注意避免接地平面上的電源線和訊號線。 將陶瓷電容器添加到電源的輸入和輸出埠，以提高電源的高頻濾波效能。

2.2電源控制電路的PCB佈局

電源控制電路PCB板的佈局也非常重要。 不合理的佈局將導致電源輸出電壓的漂移和振盪。 控制電路應置於電源電路的一側，而不是高頻交流回路的中間。 旁路電容器應盡可能靠近晶片的Vcc和接地引脚（（（GND）））。 迴響分壓電阻器也放置在晶片附近。 從晶片驅動到FET的回路也應盡可能縮短，從控制晶片到上下FET的驅動電路回路應盡可能短。

2.3開關電源PCB佈局示例1

該電源採用低成本脈寬調製控制器（Semtech型號SCIIO4A.）。 PCB板的下層是一個完整的接地平面。 該PCB上的電源平面和控制平面之間沒有分離。 可以看出，電源的電源電路由輸入插座（PCB板的左上端）通過輸入濾波電容器（C1、（C2）、）、S1、S2、（L1）和輸出濾波電容器組成（C10、C11、C12、C13），直到輸出插座（PCB基板的右下端）。 SC1104A位於PCB板的左下端。 由於電源電路電流不通過接地平面上的控制電路，囙此不需要將控制電路接地平面與電源電路接地面分開。 如果輸入插座放置在PCB板的左下端，電源電路電流將直接通過接地平面上的控制電路，需要將兩者分開。

2.4開關電源PCB佈局示例2

另一種降壓開關電源，該電源可將12V輸入電壓轉換為3.3V輸出電壓，輸出電流可達3A。 該電源使用集成電源控制器（Semtech型號S補體第四成份519）。 這種控制器將功率管集成在功率控制器晶片中。 這種電源非常簡單，特別適用於可擕式數位化視頻光碟播放機、ADSL和機上盒等消費電子產品。 與前面的示例一樣，對於這種簡單的開關電源，在PCB佈局中還應注意以下幾點。

1）由輸入濾波電容器（（（C3）））、S補體第四成份519的接地引脚（GND）和D2包圍的環路面積必須很小。 這意味著C3和D2必須非常接近SC4519。

2）可以使用單獨的電源電路接地平面和控制電路接地面。 連接到電源接地層的組件包括輸入插座（（VIN））、輸出插座（（VOUT））、輸入濾波電容器（C3）和輸出濾波電容（C2）、D2、SC4519。連接到控制接地的組件包括輸出分壓電阻器（R1、R2）、迴響補償電路（R3、C4、C3、）、使能插座（（中文））和同步插座（（同步））。

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