一文看懂開關(guān)電源PCB排版的基本要點(diǎn)

　　l.7 地層在系統(tǒng)板上的分隔

　　新一代電子產(chǎn)品系統(tǒng)板七會(huì)同時(shí)有模擬電路、數(shù)字電路、開關(guān)電源電路。為了減小丌關(guān)電源噪音對(duì)敏感的模擬和數(shù)字電路的影響，通常需要分隔不同電路的接地層。如果選用多層PCB，不同電路的接地層可由不同PCB板層來分隔。如果整個(gè)產(chǎn)品只有一層接地層，則必須像圖16中那樣在單層中分隔。無論是在多層PCB上進(jìn)行地層分隔還是在單層PCB 上進(jìn)行地層分隔，不同電路的地層都應(yīng)該通過單點(diǎn)與開關(guān)電源的接地層相連接。

　　電源排版基本要點(diǎn)6 系統(tǒng)板七不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過單點(diǎn)與電源接地層相連接。

　　2 開關(guān)電源PCB排版例子

　　壓式開關(guān)電源原理圖。設(shè)汁人員應(yīng)能在此線路圖上區(qū)分出功率電路中元器件和控制信號(hào)電路中元器件。如果設(shè)計(jì)者將該電源中所有的元器件當(dāng)作數(shù)字電路中的元器件來處理，則問題會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。通常首先需要知道電源高頻電流的路徑，并區(qū)分小信號(hào)控制電路和功率電路元器件及其走線。一般來講，電源的功率電路主要包括輸入濾波電容、輸出濾波電容、濾波電感、上下端功率場效應(yīng)管?？刂齐娐分饕≒WM控制芯片、旁路電容、自舉電路、反饋分壓電阻、反饋補(bǔ)償電路。

　　2.l 電源功率電路PCB排版

　　電源功率器件在PCB上正確的放置和走線將決定整個(gè)電源工作是否正常。設(shè)計(jì)人員首先要對(duì)開關(guān)電源功率器件上的電壓和電流的波形有一一定的了解。

　　圖18顯示一個(gè)降壓式開關(guān)電源功率電路元器件卜的電流和電壓波形。由于從輸入濾波電容(Cin)，上端場效應(yīng)管(S1)和F端場效應(yīng)管(S2)中所流過的電流是帶有高頻率和高峰值的交流電流，所以由Cin-S1-S2所形成的環(huán)路面積要盡量減小。同時(shí)由S2，L和輸出濾波電容(Cout)所組成的環(huán)路面積也要盡量減小。

　　如果設(shè)汁者未按本丈所述的要點(diǎn)來制作功率電路PCB，很可能制作出網(wǎng)19所示的電源PCB，圖19的PCB排版存在許多錯(cuò)誤：第一，由于Cin有很大的ESL，Cin的高頻濾波能力基本上消失;第二，Cin-S1-S2和S1-LCout環(huán)路的面積太大，所產(chǎn)生的電磁噪音會(huì)對(duì)電源本身和周邊電路造成很大于擾;第三，L的焊盤靠得太近，造成Cp太大而降低了它的高頻濾波功能;第四，Cout焊盤引線太長，造成FSL太大而失去了高頻濾波線。 Cin-S1-S2和S2-L-Cout環(huán)路的面積已控制到最小。S1的源極，S2的漏極和L之問的連接點(diǎn)是一整塊銅片焊盤。由于該連接點(diǎn)上的電壓是高頻，S1、S2和L需要靠得非常近。雖然L和Cout之間的走線上沒有高峰值的高頻電流，但比較寬的走線可以降低直流阻抗的損耗使電源的效率得到提高。如果成本上允許，電源可用一面完全是接地層的雙面PCB，但必須注意在地層卜盡量避免走功率和信號(hào)線。在電源的輸入和輸出端口還各增加了一個(gè)瓷片電容器來改善電源的高頻濾波性能。

　　2.2 電源控制電路PCB排版

　　電源控制電路PCB排版也是非常重要的。不合理的排版會(huì)造成電源輸出電壓的漂移和振蕩?？刂凭€路應(yīng)放置在功率電路的邊上，絕對(duì)不能放在高頻交流環(huán)路的中間。旁路電容要盡量靠近芯片的Vcc和接地腳(GND)。反饋分壓電阻最好也放置在芯片附近。芯片驅(qū)動(dòng)至場效應(yīng)管的環(huán)路也要盡量減短。

　　電源排版基本要點(diǎn)7 控制芯片至上端和下端場效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路環(huán)路要盡量短。

　　2.3開關(guān)電源PCB排版例1

　　圖21是圖17 PCB的元器件面走線圖。此電源中采用了一個(gè)低價(jià)PWM控制器(Semtech型號(hào)SCIIO4A)。PCB下層是一個(gè)完整的接地層。此PCB功率地層與控制地層之間沒有分隔?？梢钥吹皆撾娫吹墓β孰娐酚奢斎氩遄?PCB左上端)通過輸入濾波電容器(C1，C2，)，S1，S2，L1，輸出濾波電容器(C10，C11，C12，C13)，一直到輸出插座(PCB右下端)。SCll04A被放置在PCB的左下端。因?yàn)椋诘貙由瞎β孰娐冯娏鞑煌ㄟ^控制電路，所以，無必要將控制電路接地層與功率電路接地層進(jìn)行分隔。如果輸入插座是放置在PCB的左下端，那么在地層上功率電路電流會(huì)直接通過控制電路，這時(shí)就有必要將二者分隔。