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開關(guān)電源布線 一句話:要運(yùn)行最穩(wěn)定、波形最漂亮、電磁兼容性最好

eeDesigner ? 2024-10-28 14:06 ? 次閱讀

開關(guān)電源在布線上最大的特點(diǎn)是拓?fù)湟鸬母哳l(高壓)強(qiáng)電流與控制級(jí)的弱電信號(hào)交織在一起,首先要保證強(qiáng)電流的存在不干擾電源內(nèi)部的控制信號(hào),其次要盡量減少對(duì)外部的干擾(EMC)。一句話:要運(yùn)行最穩(wěn)定、波形最漂亮、電磁兼容性最好。

關(guān)鍵詞一:電流
一個(gè)典型的開關(guān)電源強(qiáng)電流分布(圖一):

特點(diǎn):

1、每種拓?fù)涞妮斎胼敵鲭娏?Ii 和 Io 幅度較大(與控制信號(hào)相比),但以直流為主。

2、每種拓?fù)涞耐負(fù)潆娏?It 幅度也較大,但一般沒有尖峰毛刺,是拓?fù)洚a(chǎn)生的典型波形。

3、每種硬開關(guān)拓?fù)涠加幸粋€(gè)高頻脈沖電流 Ip 回路,其幅度最大,且有可觀的尖峰毛刺,其中毛刺部分幅度大,頻率高,因而含有較高的能量。它一般是由續(xù)流或者吸收(鉗位)二極管反向恢復(fù)引起的沖擊電流回路,是最容易引起干擾的元兇。

4、 以上四種電流對(duì)應(yīng)流經(jīng)一段地線,并可能在對(duì)應(yīng)的地線段上產(chǎn)生干擾電位差。

電流分類是開關(guān)電源布線的主要線索, 請(qǐng)大家記住這個(gè)圖。

關(guān)鍵詞二:電容

從圖中可以看出,It 和 Ip 電流完全(不是部分)地流經(jīng)了各自對(duì)應(yīng)的一個(gè)電容 Ci 和 Co。一般人很少去關(guān)注電容上流過(guò)的電流,而實(shí)際上這正是開關(guān)電源布局的關(guān)鍵之一。干擾都是通過(guò)電容被旁路的,整個(gè)電路最強(qiáng)勁電流都在電容上,電容很重要!

按照反應(yīng)速度分,最快的器件是電容、二極管(別跟我扯正向恢復(fù))等器件,最慢的器件是電感等器件。

要領(lǐng)一:高頻脈沖電流 Ip 回路最小化(第一個(gè)圈)

首先找到你電路的高頻脈沖電流 Ip 回路(每個(gè)拓?fù)涠加械模话愣际怯砂ㄩ_關(guān)管在內(nèi)的快速器件組成的環(huán)路,在布局上讓它最小化(連線最短、面積最小,因而干擾最小)。

這個(gè)是整個(gè)開關(guān)電源布局的第一步,而不是先去張羅輸入輸出在哪?IC放哪?

這樣連接后,ND兩個(gè)地會(huì)合并在一起,形成一個(gè)點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是整個(gè)電路的接地中心

要領(lǐng)二:拓?fù)潆娏?It 回路最小化

(第二個(gè)圈)

找到你電路的拓?fù)潆娏?It 回路(每個(gè)拓?fù)涠加械模话愣际前艘粋€(gè)電感(或者變壓器原邊)的拓?fù)渲骰芈返囊徊糠郑屗钚』?/p>

注意:

1、It 回路與 Ip 回路有部分重疊(才能構(gòu)成拓?fù)洌虼?It 回路(應(yīng)該)是在 Ip 回路(已經(jīng)布置好的)基礎(chǔ)上的延伸。

2、有時(shí)候這兩個(gè)回路的布局有沖突,一般應(yīng)以 Ip 回路為主。

3、對(duì)于隔離拓?fù)洌琁t 回路被變壓器分隔成原邊和付邊兩部分,應(yīng)分開最小化布置。

4、 如果 It 回路有個(gè)接地點(diǎn),那么這個(gè)接地點(diǎn)應(yīng)與上述

接地中心

重合,不能布置到一個(gè)點(diǎn)時(shí),也要盡量縮短距離,同時(shí)留心這段地線上的 It 電流可能的影響。

5、條件受限時(shí),上述2個(gè)回路的(輸入輸出)電容可能不能共地,必要時(shí)可以電氣并聯(lián)的方式就近增加一個(gè)(或兩個(gè)可以共地的)高頻電容達(dá)成共地。

畫好這兩個(gè)圈,這個(gè)PCB板布局的大致方位基本上確定了。現(xiàn)在再考慮控制在哪?輸入輸出在哪?

需要特別指出的是:

1、這種布局是針對(duì)硬開關(guān)的,但是對(duì)軟開關(guān)拓?fù)淙匀挥行В憧偛幌M约旱能涢_關(guān)諧振波形上再意外出現(xiàn)一個(gè)小波吧?

2、這種布局是針對(duì)硬開關(guān)的,它就是要讓電路看上去更加符合理論波形,拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一層意思是:它會(huì)更硬一些(可能對(duì)EMC某些頻段不利)。

3、從EMC角度,這種布局就是總體最優(yōu)化結(jié)構(gòu),整體上最容易過(guò)輻射和傳導(dǎo)測(cè)試。具體到某個(gè)板能不能過(guò)?按這樣布局后的整改工作量和成本也是最小。

審核編輯 黃宇

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