開關電源PCB排版,功率電路與控制電路解析

電源設備在PCB上的正確放置和布線將確定整個電源是否工作正常。 設計人員必須首先對開關電源的功率器件上的電壓和電流波形有肯定的了解。 下圖顯示了降壓型開關電源的電源電路組件上的電流和電壓波形。
由于電流流過輸入濾波電容器（Cin），上場效應管（S1）和下場效應管（S2）中的電流為高頻和高峰值交流電，應通過Cin- S1-S2。 同時，由S2，L和輸出濾波電容器（Cout）組成的環路面積也應小化。

如果設計人員未按照本文中所述的要點制作電源電路板，則可能制作了錯誤的電源板，如下所示。

開關電源設備的放置和接線不當
該PCB布局中存在許多錯誤：
首先，由于Cin具有更大的ESL，Cin的高頻濾波能力已基本消逝。
其次，Cin-S1-S2和S2-L-Cout回路的面積太大，并且產生的電磁噪聲將對電源本身和四周的電路造成很大的干擾;
第三，L的焊盤太近，導致CP太大，從而降低了其高頻濾波功能。
第四，Cout焊盤的引線過長，導致ESL太大，并且失去了高頻濾波功能。
這是電源電路相對良好的PCB布局。 Cin-S1-S2和S2-L-Cout電路的面積已操縱到小。
S1的源極和S2和L的漏極之間的連接點是整個銅焊盤。 由于此連接點上的電壓為高頻，因此S1，S2和L必須特別接近。 完管L和Cout之間的走線上沒有高峰值高頻電流，但更寬的走線可以減少DC阻抗損耗并提高電源效率。 如果成本同意，電源可以使用雙面印刷電路板，該印刷電路板的一側具有接地層，但是必須注意幸免電源線和信號線位于接地層上。 陶瓷電容器被添加到電源的輸入和輸出端口，以改善電源的高頻濾波性能。
電源操縱電路的PCB布局也特別重要。 布局不當會導致電源的輸出電壓漂移和振蕩。 操縱電路應放置在電源電路的側面，而不是在高頻交流電路的中間。 旁路電容器應完可能靠近芯片的VCC和接地引腳（GND）。 反饋分壓電阻也好放在芯片附近。 芯片驅動到FET的環路應完可能短。
電源布局的基本要點：
從操縱芯片到頂部，下部場效應晶體管的驅動電路環路應完可能短。
開關電源PCB布局示例03
您在本文中?？吹降牡湫徒祲洪_關電源PCB的組件表面的接線圖。 該電源使用低成本的PWM操縱器（Semtech型號SC1104A）。 PCB的下層是完整的接地層。 PCB電源接地層和操縱接地層之間沒有分隔。
可以看出，電源電路是從輸入插座（PCB的左上端）經過輸入濾波電容器（C1，C2），S1，S2，L1，輸出濾波電容器（C10，C11，C12， C13），直到輸出為插座PCB的右下角。 SC1104A放在PCB的左下端。
由于電源電路電流不流過接地層上的操縱電路，因此無需將操縱電路接地層和電源電路接地層分開。 如果將輸入插座放在PCB的左下端，則接地平面上的電源電路電流將直接流過操縱電路，因此必須將兩者分開。
升壓開關電源PCB的上層圖（下層是接地層）
開關電源PCB布局摘要04
8分：
1）旁路陶瓷片狀電容器的電容不能太大，其寄生串聯電感應應完可能小。 并聯多個電容器可以改善電容器的阻抗特性。
2）電感的寄生并聯電容應完可能小，電感引腳焊盤之間的距離越長越好；
3）幸免在地面上放置任何電源或信號走線；
4）高頻環路的面積應完可能減小;
5）通孔的放置不應干擾地面上高頻電流的路徑；
6）系統板上不同的電路需要不同的接地層，并且不同電路的接地層通過單點連接到電源接地層；
7）從操縱芯片到上，下場效應晶體管的驅動電路環路應完可能短；
8）開關電源電路和操縱信號電路的組件需要連接到不同的接地層。 這兩個接地平面通常通過單個點連接。

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