|
|
EDA365欢迎您！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
一、布局：! s4 u R" y* A
脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
% h8 p% z5 ]0 v" X4 {1 [( A 输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。, D/ p! W; c; h9 u3 ^
控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
% }% o' a* ]1 Q+ h. `![]() ) n2 T' |* ~' y: A, X
方法/步骤
. {) B; p9 I" g5 F& M3 @" Q
6 B7 I& O0 q% p1 M, j9 }6 V$ W% w$ ~& Z. y# M1 b
" W* ?# j6 c2 g, S. e0 }9 h, J6 M非隔离式开关电源的PCB布局: H, t7 S' ^* m" k1 y
6 k: Z& M* g8 K5 c }$ F- ~7 `
一个良好的布局设计可优化效率，减缓热应力，并尽量减小走线与元件之间的噪声与作用。这一切都源于设计人员对电源中电流传导路径以及信号流的理解。当一块原型电源板首次加电时，最好的情况是它不仅能工作，而且还安静、发热低。然而，这种情况并不多见。! @0 _5 c0 T" t, A Z
开关电源的一个常见问题是“不稳定”的开关波形。有些时候，波形抖动处于声波段，磁性元件会产生出音频噪声。如果问题出在印刷电路板的布局上，要找出原因可能会很困难。因此，开关电源设计初期的正确PCB布局就非常关键。! W8 A- g/ `, t F: s$ N2 _
电源设计者要很好地理解技术细节，以及最终产品的功能需求。因此，从电路板设计项目一开始，电源设计者应就关键性电源布局，与PCB布局设计人员展开密切合作。一个好的布局设计可优化电源效率，减缓热应力；更重要的是，它最大限度地减小了噪声，以及走线与元件之间的相互作用。为实现这些目标，设计者必须了解开关电源内部的电流传导路径以及信号流。要实现非隔离开关电源的正确布局设计，务必牢记以下这些设计要素。8 t8 a, v0 H& [* b
制作步骤/ }) ~, G# K: P3 K
: b0 [* W' {3 f' D& j
1 r, J1 u8 W$ m- 布局规划
( z* ^3 |2 w. X5 J5 k9 P 一是对一块大电路板上的嵌入dc/dc电源，要获得最佳的电压调节、负载瞬态响应和系统效率，就要使电源输出靠近负载器件，尽量减少PCB走线上的互连阻抗和传导压降。确保有良好的空气流，限制热应力；如果能采用强制气冷措施，则要将电源靠近风扇位置。; i' l d) @# V0 q! \
另外，大型无源元件（如电感和电解电容）均不得阻挡气流通过低矮的表面封装半导体元件，如功率MOSFET或PWM控制器。为防止开关噪声干扰到系统中的模拟信号，应尽可能避免在电源下方布放敏感信号线；否则，就需要在电源层和小信号层之间放置一个内部接地层，用做屏蔽。
% I0 s9 ?2 a% s- d9 n4 [7 G4 X4 v& r0 W 还有关键是要在系统早期设计和规划阶段，就筹划好电源的位置，以及对电路板空间的需求。有时设计者会无视这种忠告，而把关注点放在大型系统板上那些更“重要”或“让人兴奋”的电路。电源管理被看作事后工作，随便把电源放在电路板上的多余空间上，这种做法对高效率而可靠的电源设计十分不利。% ]: U$ S3 ]0 y% q& V5 I
对于多层板呢，很好的方法是在大电流的功率元件层与敏感的小信号走线层之间布放直流地或直流输入/输出电压层。地层或直流电压层提供了屏蔽小信号走线的交流地，使其免受高噪声功率走线和功率元件的干扰。
* x3 p0 C" B7 l9 V" y 作为一般规则，多层PCB板的接地层或直流电压层均不应被分隔开。如果这种分隔不可避免，就要尽量减少这些层上走线的数量和长度，并且走线的布放要与大电流保持相同的方向，使影响最小化。0 D9 a" K y3 m0 Y4 h5 D% h
下面图中1a和1c分别是六层和四层开关电源PCB的不良层结构。这些结构将小信号层夹在大电流功率层和地层之间，因此增加了大电流/电压功率层与模拟小信号层之间耦合的电容噪声。* Y: }! p6 U( I% C. C
图中的1b和1d则分别是六层和四层PCB设计的良好结构，有助于最大限度减少层间耦合噪声，地层用于屏蔽小信号层。要点是：一定要挨着外侧功率级层放一个接地层，外部大电流的功率层要使用厚铜箔，尽量减少PCB传导损耗和热阻。7 C4 B8 R) P, `$ I
![]()
- {1 P5 Y6 x, X9 q
6 |& ^$ R5 ^3 } H - 功率级的布局! l+ Q1 T: |$ F/ z$ Q) i
开关电源电路可以分为功率级电路和小信号控制电路两部分。功率级电路包含用于传输大电流的元件，一般情况下，要首先布放这些元件，然后在布局的一些特定点上布放小信号控制电路。大电流走线应短而宽，尽量减少PCB的电感、电阻和压降。对于那些有高di/dt脉冲电流的走线，这方面尤其重要。# {5 a; e" V% Y, g# J- O2 J
下面图2给出了一个同步降压转换器中的连续电流路径和脉冲电流路径，实线表示连续电流路径，虚线代表脉冲（开关）电流路径。脉冲电流路径包括连接到下列元件上的走线：输入去耦陶瓷电容CHF;上部控制FET QT;以及下部同步FET QB，还有选接的并联肖特基二极管。
. p# @$ G4 z/ d5 \3 c" |2 E' R _0 p% z![]()
/ ?8 C, F: a6 _9 _* h6 Q m6 o3 F7 \; F" B: o9 k. y( a) B& n
|
|
/1 
发表于 2019-9-27 15:08
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
微信
收藏
支持！
反对！