開(kāi)關(guān)電源PCB排版基本要點(diǎn)分析(3)

2012年03月12日 16:20 來(lái)源:本站整理 作者:秩名 我要評(píng)論(0)

  1.5 過(guò)孔和焊盤(pán)放置

  許多設(shè)計(jì)人員喜歡在多層PCB卜放置很多過(guò)孔(VIAS)。但是,必須避免在高頻電流返同路徑上放置過(guò)多過(guò)。否則,地層上高頻電流走線會(huì)遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過(guò)孔的活,過(guò)孔之間可以留出一空間讓高頻電流順利通過(guò),圖12顯示了過(guò)孔放置方式。

  

  電源排版基本要點(diǎn)5 過(guò)孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的流經(jīng)。

  設(shè)計(jì)者同時(shí)應(yīng)注意不同焊盤(pán)的形狀會(huì)產(chǎn)生不同的串聯(lián)電感。圖13顯示了幾種焊盤(pán)形狀的串聯(lián)電感值。

  

  旁路電容(Decouple)的放置也要考慮到它的串聯(lián)電感值。旁路電容必須是低阻抗和低ESL乩的瓷片電容。但如果一個(gè)高品質(zhì)瓷片電容在PCB上放置的方式不對(duì),它的高頻濾波功能也就消失了。圖14顯示了旁路電容正確和錯(cuò)誤的放置方式。

  

  1.6 電源直流輸出

  許多開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載遠(yuǎn)離電源的輸出端口。為了避免輸出走線受電源自身或周邊電子器件所產(chǎn)生的電磁下擾,輸出電源走線必須像圖l5(b)那樣靠得很近,使輸出電流環(huán)路的面積盡可能減小。

  

  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(kāi)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(lái)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(wú)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(guò)單點(diǎn)與開(kāi)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(guò)單點(diǎn)與電源接地層相連接。

  

  2 開(kāi)關(guān)電源PCB排版例子

  壓式開(kāi)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(lái)處理,則問(wèn)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(lái)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(chǎng)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(kāi)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(kāi)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(chǎng)效應(yīng)管(S1)和F端場(chǎng)效應(yīng)管(S2)中所流過(guò)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(lái)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(pán)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(pán)引線太長(zhǎng),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(wèn)的連接點(diǎn)是一整塊銅片焊盤(pán)。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(méi)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(lái)改善電源的高頻濾波性能。

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