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開關電源PCB設計

發布日期: 2016-12-12
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      對於開關電源的研發,PCB設計占據很重要的地位。一個差的PCBEMC性能差、輸出噪聲大、抗幹擾能力弱,甚至連基本功能都有缺陷。

    與其他硬件電路PCB稍有不同,開關電源PCB有一些自身的特點。本文將結合工程經驗,簡單談一談開關電源PCB布線的一些zui基本的原則。

1、間距

對於高電壓AG亚游集团产品必須要考慮到線間距。能滿足相應安規要求的間距當然zui好,但很多時候對於不需要認證,或沒法滿足認證的AG亚游集团产品,間距就由經驗決定了。多寬的間距合適?必須考慮生產能否保證板麵清潔、環境濕度、其他汙染等情況如何。

對於市電輸入,即使能保證板麵清潔、密封,MOS管漏源極間接近600V,小於1mm事實上也比較危險了!

2、板邊緣的元器件

PCB邊沿的貼片電容或其他易損壞的器件,在放置時必須考慮PCB分板方向,如圖是各種放置方法時,器件受到的應力大小對比。

分板時器件受到的應力對比

由此可以看出,器件應遠離並平行於分板邊緣,否則可能因為PCB分板導致元器件受損。

3、關鍵走線

di/dt 作用,必須減小動態節點處電感,否則會產生較強的電磁場。若要減小電感,主要是要減少布線的長度,增加寬度作用較小。

4、環路麵積

無論是輸入或是輸出、功率環路或信號環路,應盡可能的小。功率環路發射電磁場,將導致較差的EMI特性或較大的輸出噪聲;同時,若被控製環接收,很可能引起異常。

另一方麵,若功率環路麵積較大,其等效寄生電感也會增大,可能增加漏極噪聲尖峰。

5、信號線

對於整個控製部分,布線時應考慮將其遠離功率部分。若因其他限製兩者靠得較近,不應將控製線與功率線並行,否則可能導致電源工作異常、震蕩。

6、鋪銅

有的時候鋪銅是完全沒有必要的,甚至應該避免。若銅麵積足夠大且其電壓不斷變化,一方麵它可能作為天線,向周圍輻射電磁波;另一方麵它又很容易拾起噪聲。

通常隻允許在靜態節點鋪銅,例如對輸出端節點鋪銅,可以等效增加輸出電容,濾除一些噪聲信號。

7、輸出整流二極管

輸出整流二極管若離輸出端比較近,不應將其與輸出平行放置。否則二極管處產生的電磁場將穿入電源輸出與外接負載形成的環路,使測得的輸出噪聲增大。

8、映射

對於一個回路,可以在PCB的一麵進行鋪銅,它會根據PCB另一麵的布線自動映射,使這個回路的阻抗zui小。這就好像一組不同阻抗值的阻抗並聯,電流會自動選擇阻抗zui小的路徑流過一樣。

事實上可以在控製部分電路的一麵進行連線,而在另一麵對節點鋪銅,兩個麵間通過過孔連接。

9、地線

地線的布線必須非常小心,否則可能引起EMSEMI性能和其他性能變差。對於開關電源PCB,至少做到以下兩點:(1)功率地和信號地,應單點連接;(2)不應有存在地環路。

10Y電容

輸入輸出經常會接入Y電容,有時因某些原因,可能無法將其掛在輸入電容地上,此時切記,一定要接在靜態節點,如高壓端。

11、其他

實際電源PCB設計時,可能還要考慮其他一些問題,例如壓敏電阻應緊靠被保護電路共模電感應增加放電齒芯片VCC供電處應增加瓷片電容等等。另外,是否需特殊處理,如銅箔、屏蔽等,在PCB設計階段也是需要考慮的。

有時往往會遇到多個原則相互衝突的情況,滿足其中一個就滿足不了其他的,這是需要工程師應用已有的經驗,根據實際項目需求,確定zui合適的布線了!

 

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