開關(guān)電源的pcb設(shè)計布局

開關(guān)電源PCB排版基本要[06年03月01日 市場上很容易采購到的AC/DC適配器，并把多組直流電源直接安裝在系統(tǒng)的正確的電源PCB排版就變得非常重要。開關(guān)電源PCB排版與數(shù)字電路PCB排版完全不一樣。在數(shù)字電路排版中，許多數(shù)字可以通過PCB軟件來自動排列，且之間的連接線可以通過PCB軟件來自動連接。用自動排版方式排出的開關(guān)電源肯定無法正常工作。所以,設(shè)計人員需要對開關(guān)電源PCB開關(guān)電源PCB1圖1 電容的基本是C=εrε0（A）2是電容器在不同工作頻率下的阻抗（ZC）。圖 電容阻抗（ZC）曲一個電容器的諧振頻率（f0）可以從它自身電容量（C）和等效串聯(lián)電感（LESL）得到， f0 f0f0時，電容阻抗就等于它的等效串聯(lián)電阻（RESR）。3圖 多個電容器并聯(lián)可改善阻抗特電源排版基本要點1 4顯示了在一個PCB上輸入電源（Vin）至負(fù)載（RL）式。為了降低濾波電容器（C）ESLVin正極RLVinRL的走線應(yīng)盡量靠近。 圖4 濾波電路PCB走線方式圖 電感結(jié)構(gòu)和寄生等效并聯(lián)電容和電電感的基本 從式（5）可知，減小環(huán)路的面積（AC）和增加環(huán)路周長（lm）可減L6是電感在不同工作頻率下的阻抗（ZL）。圖 電感阻抗（ZL）曲 f0以下時,f0 f0時，電感阻抗就等于它的等效并聯(lián)電阻（REPR）。CP應(yīng)該控制得越小越好。同時必須注意到，同一電CP7就顯示了同一電感CP7（a）5匝繞組CP1匝線圈等效并聯(lián)電容值（C）的1/57（b）545放置在繞1、2、315CP1匝線圈C值的兩倍。 （b）交叉圖 不同線圈結(jié)構(gòu)造成不同等效并聯(lián)電容可以看到，相感量的兩種電感的CP值居然相差達(dá)數(shù)倍。在高頻濾波上如果一個電感的CP值太大，高頻噪音就會很容易地通過CP直接耦合到負(fù)8顯示了在一個PCBVinL至負(fù)載（RL）的不同走線方式。為了CPVinRLVin負(fù)極至RL 圖8 濾波電路PCB走線方式電源排版基本要點2 電磁理論中的鏡像面概念對設(shè)計者掌握開關(guān)電源的PCB排版會有很大的9是鏡像面的基本概念。9()9(b)顯示當(dāng)高頻電流在同一個地層上方流過時的情景。此時在地層上的返回交流電流只能流在地層面的中間而地層面的兩邊則完全沒有電流。一旦理解了鏡像面概念，我們很容易10圖 鏡像面概假設(shè)圖10中的地層面是開關(guān)電源PCB上的接地層(Groundne)，設(shè)計圖 地層面上走線造成接地層的破電源排版基本要點 11（a）所示，高頻電頻電流,11（b）所示，環(huán)路內(nèi)部和外部電 圖11 電源排版基本要點 許多設(shè)計人員喜歡在多層PCB上放置很多過孔（VIAS）。但是，必須避12顯示了過孔放置方式。圖 過孔放置方電源排版基本要點 圖 焊盤寄生串聯(lián)電是低阻抗和低ESLPCB上放置的方式不對，它的高頻濾波功能也就了。圖14顯示了旁路電容正確和錯非常 （b）一 （d）最1415（b）那樣靠 圖15 電路的接地層。如果選用多層PCB，不路的接地層可由不同PCB板層來16中那樣在單層中分隔。無論是在多層PCB上進(jìn)行地層分隔還是在單層PCB上進(jìn)行地層分隔，不同圖 電路接地層與電源接地層的單點連電源排版基本要點6系統(tǒng)板上不路需要不同接地層，不路的接開關(guān)電源PCB17是一個在消費類電子產(chǎn)品上應(yīng)用的降壓式開關(guān)電源原理圖。設(shè)計人括控制、旁路電容、自舉電路、反饋分壓電阻、反饋補償電路17一個典型降壓式開關(guān)電源原理圖（12V輸入，3.3V/15A輸出〔電源控制電路（細(xì)線）、功率電路（粗線）電源功率電路PCB電源功率器件在PCB上正確的放置和走線將決定整個電源工作是否正18顯示一個降壓式開關(guān)電源功率電路元器件上的電流和電壓波形。由流過的電流是帶有高頻率和值的交流電流，所以由Cin-S1-S2所形成的環(huán)路面積要盡量減小。同時由S2，L和輸出濾波電容（Cout）所組成的環(huán)路面積圖 開關(guān)電源功率電的電流和電如果設(shè)計者未按本文所述的要點來制作功率電路PCB，很可能制作出圖19所示的電源PCB。圖 19的PCBCinESL，Cin的高頻濾波能力基本上；第二，Cin-S1-S2和S2-L-Cout環(huán)路的面積太大，所產(chǎn)生的電磁噪音會對電源本身和周邊電路造成很大干擾；第三，L的焊盤靠得太CP太大而降低了它的高頻濾波功能；第四，Cout焊盤引線太長，造ESL太大而失去了高頻濾波功能。20是一個比較好的電源功率電路PCB走線。Cin-S1-S2和S2-L-Cout環(huán)路的面積已控制到最小。S1的源極，S2L之間的連接點是一整塊銅片焊盤。由于該連接點上的電壓是高頻，S1、S2LL和Cout之間的走線上沒有值的高頻電流，但比較寬的走線可以降低直流接地層的雙面PCB，但必須注意在地層上盡量避免走功率和信號線。在電圖 正確的開關(guān)電源功率器件放置和走電源控制電路PCB電源控制電路PCB排版也是非常重要的。不合理的排版會造成電源輸出交流環(huán)路的中間。旁路電容要盡量靠近的VCC和接地腳（GND）。反饋分壓電阻最好也放置在附近。驅(qū)動至場效應(yīng)管的環(huán)路也要盡量減電源排版基本要點7 控制至上端和下端場效應(yīng)管的驅(qū)動電路環(huán)路要開關(guān)電源PCB圖21是圖17PCB的元器件面走線圖。此電源中采用了一個低價 制器（Semtech型號SC1104A）。PCB下層是一個完整的接地層。此PCB功（PCB左上端）通過輸入濾波電容器（C1，C2），S1，S2，L1，輸出濾波電容器（C10，C11，C12，C13），一直到輸出插座（PCB右下端）。SC1104A被放置在PCB的左下端。因為，在地層上功率電路電流不通過控制電路，所放置在PCB的左下端，那么在地層上功率電路電流會直接通過控制電路，這圖 降壓式開關(guān)電源PCB上層圖（下層是接地層開關(guān)電源PCB2212V3.3V輸3A。此電源上使用了一個集成電源控制器(Semtech型號SC4519)。這種控制器將一個功率管集成在電源控制器中。這樣的電DVD機，ADSL，機頂盒等消費類電子圖 一種簡單降壓式開關(guān)電源（12V輸入，3.3V/3A輸出PCB排版時也應(yīng)注意以下由輸入濾波電容（C3），SC4519的接地腳（GND），D2所圍成C3及D2必須非常靠近SC4519。阻（R1，R2），反饋補償電路（R3，C4，C5），使能插座（EN），同步插（SYNC）在SC4519接地腳的附近加一個過孔將功率電路接地層與控制信號電23是該電源PCB上層排版圖。為了方便讀者理解，功率接地層和控制PCB的上方，而輸出插座被放置在PCB的下方。濾波電感（L1）被放在PCB左邊并靠近PCB右邊并靠近控制信號接地層。D2非?？拷黃C45193424是該電源PCB下層排版圖。輸入濾波電容（C3）被放置在PCB下層并非?？拷黃C4519圖 電源PCB上層走線（除C3外所有元器件都放置在此面圖 電源PCB下層走線（只有C3放置在此面開關(guān)電源PCB最后討論一種多路輸出開關(guān)電源PCB3（12V，5V3.3V），4組輸出電壓（3.3V，2.6V，1.8V，1.2V）。該電源使用了一集成多路開關(guān)控制器（SemtechSC2453）。SC2453提供了4.5V～30V700kHz15A輸出電流，以及低至0.5V輸出電壓的同步降壓轉(zhuǎn)換器。它還提供了一個可調(diào)配正壓線性調(diào)節(jié)器和一個可調(diào)配負(fù)壓線性調(diào)節(jié)器。TSSOP28封裝減小25是這3.3V5V輸入產(chǎn)生，1.2V12V輸入產(chǎn)生，2.6V1.8V3.3V輸入產(chǎn)生。由于該電源上所有元器件都必須被放置在一個面積較小的PCB上，為此必須將電源的功率地層和控制信25中連接到功率件放在信號地層上并靠近SC2453?？刂菩盘柕貙优c功率地層通過單點相連接。這連接點通常會選擇在控制的接地腳（