开关电源的布局

2015/09/19 | 作者: 广州科誉 | 查看: | 评论: 0 | 来源: 盈科电路板维修培训网

    开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。

　　当设计高频开关电源时，布局非常重要。良好的布局能够解决这类电源的很多问题。因为布局而出现的问题，通常在大电流时显现出来，并且在输入和输出电压之间的压差较大时更加明显。一些主要的问题是在大的输入(输出)电压和大的输出电流差时调节能力的下降，在输出和开头波形上的额外噪声，以及不稳定性。应用下面的几个简单原则就可以把这类问题最小化。

反馈

　　尽量使反馈回路远离电感器和噪声源。而且尽可能使反馈线为直线，并且要粗一点。有时需要在这两种方案之间折中一下，但使反馈线远离电感器的EMI和其它噪声源是两者当中比较关键的一点。在PCB上使反馈线位于与电感器相对的一侧，并且中间用接地层分开。

电感器

　　开关电源尽量使用低EMI（Electro Magnetic Interference）的带铁氧体闭合磁芯的电感器。比如封闭的E型或者圆形的磁芯。假如开口磁芯具有较低的EMI特性，并且离低功率导线和元件较远，也可以使用。如果使用开口磁芯，使磁芯的两极与PCB板垂直也是一个好方法。棒状磁芯通常用来消除大部分不需要的噪声。

补偿

　　如果为了稳定性，需要加入外部补偿元件，它们应该尽量靠近IC。这里也建议使用表贴元件，原因同对滤波电容的讨论。这些元件也不应该离电感器太近。

滤波电容器

　　当使用小容量瓷质输入滤波电容器时，而且应该尽可能靠近IC的VIN引脚。这将消除尽可能多的线路电感影响，给内部IC线路一个干净的电压源。开关电源一些设计需要使用前馈电容器从输出端连接到反馈引脚，通常是为了稳定性的原因。在这种情况下，它的位置也要尽量靠近IC。使用表贴电容还会减少引线长度，从而减少噪声耦合进因为通孔元件而造成的有效天线。

走线和接地层

　　使所有的电源走线尽可能直、短、粗。在一块标准PCB板上，最好使走线的每安绝对最小宽度为15mil（0.381mm）。电感器、输出二极管和输出电容器要尽可能靠在一起。这样能够帮助减少在大开关电流流过它们时，由开关电源走线引起的EMI。这也会减少引线电感和电阻，从而减少鸣震、噪声尖峰和阻性损耗，这些都会产生电压误差。IC的接地、输入/输出电容器和输出二极管应该一起直接连接到一个接地面，最好在PCB的两面都设置接地面。这样会减少接地环路误差和吸收更多的由电感器产生的EMI，从而减少了噪声。对于多于两层的多层板，可以用电源走线和元件所在的区域和反馈和补偿元件所在的区域以提高性能。在多层板上，需要使用通孔把走线和不同的面连接起来。假如走线需要从一个面传输一个较大的电流到另一个面的话，每200mA电流使用一个标准通孔，是一个良好的习惯。

　　排列元件，使得开头电流环同方向旋转。根据开头调节器的运行方式，有两种功率状态。一个状态是当开头断开时；另一个状态是当开头闭合时。在每种状态期间，由当前导通的功率器件产生一个电流环。排列功率器件，以使每种状态期间电流环的导通方向相同。这会防止两个半环之间的走线产生磁场反转，并可减少EMI的放射。

散热

当使用表贴功率IC或外部功率开关时，PCB通常可以用作散热器。这就是用PCB上的敷铜面来帮助器件散热。这通常可以省去开关电源外加的散热装置。

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