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简说开关电源之PCB最大特点
来源:东莞市成良智能科技 | 作者:666power | 发布时间: 385天前 | 541 次浏览 | 分享到:
开关电源在布线上最大的特点是拓扑引起的高频(高压)强电流与控制级的弱电信号交织在一起,首先要保证强电流的存在不干扰电源内部的控制信号,其次要尽量减少对外部的干扰(EMC)。一句话:要运行最稳定、波形最漂亮、电磁兼容性最好。
关键词一:电流

开关电源在布线上最大的特点是拓扑引起的高频(高压)强电流与控制级的弱电信号交织在一起,首先要保证强电流的存在不干扰电源内部的控制信号,其次要尽量减少对外部的干扰(EMC)。一句话:要运行最稳定、波形最漂亮、电磁兼容性最好。 
关键词一:电流 
一个典型的开关电源强电流分布: 
1、每种拓扑的输入输出电流 Ii 和 Io 幅度较大(与控制信号相比),但以直流为主。 
2、每种拓扑的拓扑电流 It 幅度也较大,但一般没有尖峰毛刺,是拓扑产生的典型波形。 
3、每种硬开关拓扑都有一个高频脉冲电流 Ip 回路,其幅度最大,且有可观的尖峰毛刺,其中毛刺部分幅度大,频率高,因而含有较高的能量。它一般是由续流或者吸收(钳位)二极管反向恢复引起的冲击电流回路,是最容易引起干扰的元凶。 
4、以上四种电流对应流经一段地线,并可能在对应的地线段上产生干扰电位差。 

关键词二:开关电源之元器件之电容 
It 和 Ip 电流完全(不是部分)地流经了各自对应的一个开关电源之电容 Ci 和 Co。一般人很少去关注开关电源之元器件之电容上流过的电流,而实际上这正是开关电源布局的关键之一。干扰都是通过电容被旁路的,整个电路最强劲电流都在电容上,电容很重要! 按照反应速度分,最快的器件是电容、二极管(别跟我扯正向恢复)等器件,最慢的器件是电感等器件。 

要领一:高频脉冲电流 Ip 回路最小化(第一个圈) 
首先找到你电路的高频脉冲电流 Ip 回路(每个拓扑都有的),它一般都是由包括开关管在内的快速器件组成的环路,在布局上让它最小化(连线最短、面积最小,因而干扰最小)。 
这个是整个开关电源布局的第一步,而不是先去张罗输入输出在哪?IC放哪? 这样连接后,ND两个地会合并在一起,形成一个点,这个点就是整个电路的接地中心。 

要领二:拓扑电流 It 回路最小化 (第二个圈) 
找到你电路的拓扑电流 It 回路(每个拓扑都有的),它一般都是包含了一个电感(或者变压器原边)的拓扑主回路的一部分,让它最小化。注意: 
1、It 回路与Ip回路有部分重叠(才能构成拓扑),因此It回路(应该)是在Ip回路(已经布置好的)基础上的延伸。  2、有时候这两个回路的布局有冲突,一般应以 Ip 回路为主。 
3、对于隔离拓扑,It 回路被变压器分隔成原边和付边两部分,应分开最小化布置。 
4、 如果 It 回路有个接地点,那么这个接地点应与上述接地中心重合,不能布置到一个点时,也要尽量缩短距离,同时留心这段地线上的 It 电流可能的影响。
5、条件受限时,上述2个回路的(输入输出)电容可能不能共地,必要时可以电气并联的方式就近增加一个(或两个可以共地的)高频电容达成共地。 画好这两个圈,这个开关电源之PCB板布局的大致方位基本上确定了。
需要特别指出的是:
1、这种布局是针对硬开关的,但是对软开关拓扑仍然有效,你总不希望自己的软开关谐振波形上再意外出现一个小波吧?
2、这种布局是针对硬开关的,它就是要让开关电源之电路看上去更加符合理论波形,拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一层意思是:它会更硬一些(可能对EMC某些频段不利)。
3、从EMC角度,开关电源之PCB这种布局就是总体最优化结构,整体上最容易过辐射和传导测试。具体到某个板能不能过?按这样布局后的整改工作量和成本也是最小。