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开关电源PCB排版8大要点总结功率电路与控制电路
发布日期: 2019-07-10

  设计人员应能在此线路图上区分出功率电路中元器件和控制信号电路中元器件。如果设计者将该电源中所有的元器件当作数字电路中的元器件来处理,则问题会相当严重。通常首先需要知道电源高频电流的路径,并区分小信号控制电路和功率电路元器件及其走线。

  一般来讲,电源的功率电路主要包括输入滤波电容、输出滤波电容、滤波电感、上下端功率场效应管。控制电路主要包括 PWM 控制芯片、旁路电容、自举电路、反馈分压电阻、反馈补偿电路。

  电源功率器件在 PCB 上正确的放置和走线将决定整个电源工作是否正常。设计人员首先要对开关电源功率器件上的电压和电流的波形有一定的了解。

  由于从输入滤波电容(Cin), 上端场效应管(S1)和下端场效应管(S2)中所流过的电流是带有高频率和高峰值的交流电流,所以由Cin-S1-S2所形成的环路面积要尽量减小。同时由S2,L和输出滤波电容(Cout)所组成的环路面积也要尽量减小。

  如果设计者未按本文所述的要点来制作功率电路 PCB,很可能制作出如下所示的错误的电源 PCB。

  第二,Cin-S1-S2和S2-L-Cout环路的面积太大,所产生的电磁噪音会对电源本身和周边电路造成很大干扰;

  这是一个比较好的电源功率电路PCB走线-L-Cout环路的面积已控制到最小。

  由于该连接点上的电压是高频,S1、S2和L需要靠得非常近。虽然L和Cout之间的走线上没有高峰值的高频电流,但比较宽的走线可以降低直流阻抗的损耗使电源的效率得到提高。

  如果成本上允许,电源可用一面完全是接地层的双面PCB,但必须注意在地层上尽量避免走功率和信号线。在电源的输入和输出端口还各增加了一个瓷片电容器来改善电源的高频滤波性能。

  不合理的排版会造成电源输出电压的漂移和振荡。控制线路应放置在功率电路的边上,绝对不能放在高频交流环路的中间。旁路电容要尽量靠近芯片的 VCC 和接地脚(GND)。反馈分压电阻最好也放置在芯片附近。芯片驱动至场效应管的环路也要尽量减短。

  此电源中采用了一个低价PWM控制器(Semtech型号SC1104A)。PCB下层是一个完整的接地层。此PCB功率地层与控制地层之间没有分隔。

  如果输入插座是放置在PCB的左下端,那么在地层上功率电路电流会直接通过控制电路, 这时就有必要将二者分隔。

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