開關電源之PCB設計需要面對的挑戰

開關電源之PCB設計需要面對的挑戰

目前在科技產品飛速發展的趨勢下，開關電源等產品的PCB設計面臨著更大的挑戰，主要包括開關電源轉換效率、熱分析、電源平面完整性和EMI（電磁干擾）等。

隨著行業應用日趨廣泛多元，開關電源產品也不斷向高頻、高效、高密度化、低壓、大電流化和多元化方向發展。同時，電源產品的封裝結構、外形尺寸也日趨標準化，以適應全球一體化市場的要求。

首先是開關電源轉換效率。轉換效率是指電源的輸出功率與實際消耗的輸入功率之比，在實際應用中，電能不能完全轉化，中間會有一定的能量消耗，所以，無論哪種電路，在電源轉換中必然存在效率問題。對于線性電源，需要考慮LDO的散熱問題;對于開關電源，要考慮開關管的損耗問題。

其次，有能量損耗就必然會產生熱量，這就涉及到散熱的問題。除此之外，隨著負載變重，促使電源芯片的功耗加大，所以，在開關電源設計中熱分布是個不得不考慮的問題。

再者是開關電源平面完整性設計。保持電源的完整性，就是保持電源的穩定供電。在實際系統中，總是存在不同頻率的噪聲。比如PWM的固有頻率或PFM可變頻率控制信號，快速的di/dt會產生電流波動的信號，所以一個低阻抗的電源平面設計是必要的。

后是EMI（電磁干擾）問題。開關電源在不斷的開和關就會產生開關噪聲，如果在設計過程中沒有考慮回路電感問題，過大的回流路徑會產生EMI問題。

業界一直尋求能提高開關電源PCB設計成功率的方法。經驗表明，在設計過程中，如果能提前預知可能的風險并規避，成功率將會大幅度提高。由此，選擇一款合適的設計仿真工具就顯得尤為重要。