開關電源pcb排版基本要點摘要開關電源pcb排版是開發(fā)

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1、開關電源PCB排版基本要點摘要：開關電源PCB排版是開發(fā)電源產(chǎn)品中的一個重要過程。許多情況下，一個在紙上設計得非常完美的電源可能在初次調(diào)試時無法正常工作，原因是該電源的PCB排版存在著許多問題．詳細討論了開關電源PCB排版的基本要點，并描述了一些實用的PCB排版例子。O引言為了適應電子產(chǎn)品飛快的更新?lián)Q代節(jié)奏，產(chǎn)品設計工程師更傾向于選擇在市場上很容易采購到的AC／DC適配器，并把多組直流電源直接安裝在系統(tǒng)的線路板上。由于開關電源產(chǎn)生的電磁干擾會影響到其電子產(chǎn)品的正常工作，正確的電源PCB排版就變得非常重要。

2、開關電源PCB排版與數(shù)字電路PCB排版完全不一樣。在數(shù)字電路排版中，許多數(shù)字芯片可以通過PCB軟件來自動排列，且芯片之間的連接線可以通過PCB軟件來自動連接。用自動排版方式排出的開關電源肯定無法正常工作。所以，沒計人員需要對開關電源PCB排版基本規(guī)則和開關電源工作原理有一定的了解。1開關電源PCB排版基本要點1.1電容高頻濾波特性電容器基本結構和高頻等效模型電容的基本公式減小電容器極板之間的距離(d)和增加極板的截面積(A)將增加電容器的電容量電容通常存在等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)二個

3、寄生參數(shù)圖2是電容器在不同工作頻率下的阻抗(Zc)電容器的諧振頻率(fo)電容器工作頻率在fo以下時，其阻抗隨頻率的上升而減小當電容器工作頻率在fo以上時，其阻抗會隨頻率的上升而增加當電容器工作頻率接近fo時，電容阻抗就等于它的等效串聯(lián)電阻(RESR)電解電容器一般都有很大的電容量和很大的等效串聯(lián)電感。由于它的諧振頻率很低，所以只能使用在低頻濾波上。鉭電容器一般都有較大電容量和較小等效串聯(lián)電感，因而它的諧振頻率會高于電解電容器，并能使用在中高頻濾波上。瓷片電容器電容量和等效串聯(lián)電感一般都很小，因而它的諧振

4、頻率遠高于電解電容器和鉭電容器，所以能使用在高頻濾波和旁路電路上。由于小電容量瓷片電容器的諧振頻率會比大電容量瓷片電容器的諧振頻率要高，因此，在選擇旁路電容時不能光選用電容值過高的瓷片電容器。為了改善電容的高頻特性，多個不同特性的電容器可以并聯(lián)起來使用。圖3是多個不同特性的電容器并聯(lián)后阻抗改善的效果。電源排版基本要點1旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應盡量小，多個電容器并聯(lián)能改善電容的高頻阻抗特性。圖4顯示了在一個PCB上輸入電源(Vin)至負載(RL)的不同走線方式。為了降低濾波電容器(

5、C)的ESL，其引線長度應盡量減短；而Vin。正極至RL和Vin負極至RL的走線應盡量靠近。1．2電感高頻濾波特性圖5中的電流環(huán)路類似于一匝線圈的電感。高頻交流電流所產(chǎn)生的電磁場B(t)將環(huán)繞在此環(huán)路的外部和內(nèi)部。如果高頻電流環(huán)路面積(Ac)很大，就會在此環(huán)路的內(nèi)外部產(chǎn)生很大的電磁干擾電感的基本公式減小環(huán)路的面積(Ac)和增加環(huán)路周長(lm)可減小L。電感通常存在等效并聯(lián)電阻(EPR)和等效并聯(lián)電容(Cp)二個寄生參數(shù)圖6是電感在不同工作頻率下的阻抗(ZL)諧振頻率(f0)當一個電感工作頻率在fo以下時，

6、電感阻抗隨頻率的上升而增加，即當電感工作頻率在fo以上時，電感阻抗隨頻率的上升而減小當電感工作頻率接近fo時，電感阻抗就等于它的等效并聯(lián)電阻(REPR)在開關電源中電感的Cp應該控制得越小越好。同時必須注意到，同一電感量的電感會由于線圈結構不同而產(chǎn)生不同的Cp值?？梢钥吹剑嗤姼辛康膬煞N電感的Cp值居然相差達數(shù)倍。在高頻濾波上如果一個電感的Cp值太大，高頻噪音就會很容易地通過Cp直接耦合到負載上。這樣的電感也就失去了它的高頻濾波功能。圖8顯示了在一個PCB上Vin通過L至負載(RL)的不同走線方式。為了

7、降低電感的Cp,電感的二個引腳應盡量遠離。而Vin正極至RL和Vin負極至RL的走線應盡量靠近。電源排版基本要點2：電感的寄生并聯(lián)電容應盡量小，電感引腳焊盤之間的距離越遠越好。1.3鏡像面圖9是鏡像面的基本概念。圖9(a)是當直流電流在一個接地層上方流過時的情景。此時在地層上的返回直流電流非常均勻地分布在整個地層面上。圖9(b)顯示當高頻電流在同一個地層上方流過時的情景。此時在地層上的返回交流電流只能流在地層面的中間而地層面的兩邊則完全沒有電流。電源排版基本要點3：避免在地層上放置任何功率或信號走線。設計

8、人員應該盡量避免在地層上放置任何功率或信號走線。一旦地層上的走線破壞了整個高頻環(huán)路，該電路會產(chǎn)生很強的電磁波輻射而破壞周邊電子器件的正常工作。1．4高頻環(huán)路電源排版基本要點4：高頻環(huán)路的面積應盡可能減小開關電源中有許多由功率器件所組成的高頻環(huán)路，如果對這些環(huán)路處理得不好的話，就會對電源的正常工作造成很大影響。如圖l1(a)所示，高頻電流環(huán)路面積很大，就會在環(huán)路的內(nèi)部和外部產(chǎn)生很強的電磁于擾。同樣的高頻電流，當環(huán)路面積設計得非常