開(kāi)關(guān)電源印制電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、開(kāi)關(guān)電源電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)開(kāi)關(guān)電源電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電氣工程系電氣工程系認(rèn)識(shí)開(kāi)關(guān)電源電路板認(rèn)識(shí)開(kāi)關(guān)電源電路板一電氣工程系電氣工程系電氣工程系絕緣距離絕緣距離高電壓高電壓高耗散高耗散散熱布局散熱布局冷卻冷卻強(qiáng)弱、磁電強(qiáng)弱、磁電 元件布局元件布局布線布線銅皮厚度銅皮厚度大電流大電流銅皮寬度銅皮寬度開(kāi)關(guān)電源電路板與普通弱電控制板制作有何不同？開(kāi)關(guān)電源電路板與普通弱電控制板制作有何不同？1OZ的銅皮電流能力約為的銅皮電流能力約為1A/mm線間距為線間距為1mm(40mil)時(shí)，線間最大耐壓為時(shí)，線間最大耐壓為200V電氣工程系無(wú)隔離無(wú)隔離BUCKBUCK電路電路電流環(huán)路電流環(huán)路開(kāi)關(guān)電源電路制板分析開(kāi)關(guān)電源電路

2、制板分析二電氣工程系輸入電源輸入電源電流環(huán)路電流環(huán)路功率管交流功率管交流電流環(huán)路電流環(huán)路輸出整流器交輸出整流器交流電流環(huán)路流電流環(huán)路輸出電源輸出電源電流環(huán)路電流環(huán)路電氣工程系如果輸入或輸出環(huán)與功率開(kāi)關(guān)或整流環(huán)的連接沒(méi)有直接接到電容如果輸入或輸出環(huán)與功率開(kāi)關(guān)或整流環(huán)的連接沒(méi)有直接接到電容的兩端，交流能量就會(huì)從輸入或輸出濾波電容上流進(jìn)流出，并通的兩端，交流能量就會(huì)從輸入或輸出濾波電容上流進(jìn)流出，并通過(guò)輸入和輸出電流環(huán)過(guò)輸入和輸出電流環(huán)“逃逸逃逸”到外面環(huán)境中。到外面環(huán)境中。n輸入和輸出濾波電容接線端的放置很重要。輸入和輸出濾波電容接線端的放置很重要。輸入電源和輸出電流環(huán)路輸入電源和輸出電流環(huán)路電氣

3、工程系 功率開(kāi)關(guān)和整流器的交流電流環(huán)路功率開(kāi)關(guān)和整流器的交流電流環(huán)路n包含包含PWMPWM開(kāi)關(guān)電源典型的梯形電流波形；開(kāi)關(guān)電源典型的梯形電流波形；n交流電流環(huán)路的布線要在其他引線之前布好；交流電流環(huán)路的布線要在其他引線之前布好；n使濾波電容、功率開(kāi)關(guān)管（或整流器）、電感（或變壓使濾波電容、功率開(kāi)關(guān)管（或整流器）、電感（或變壓器）盡可能的靠近，且布局方向使得連線更短。器）盡可能的靠近，且布局方向使得連線更短。電氣工程系交流電壓節(jié)點(diǎn)交流電壓節(jié)點(diǎn)每個(gè)開(kāi)關(guān)電源都有一個(gè)交流電壓最大節(jié)點(diǎn)每個(gè)開(kāi)關(guān)電源都有一個(gè)交流電壓最大節(jié)點(diǎn)無(wú)隔離拓?fù)渲薪涣鞴?jié)點(diǎn)與電感和續(xù)流二極管相連無(wú)隔離拓?fù)渲薪涣鞴?jié)點(diǎn)與電感和續(xù)流二極管相連

4、隔離拓?fù)渲杏卸嗌賯€(gè)繞組就有多少節(jié)點(diǎn)，但也只是一個(gè)節(jié)點(diǎn)映射成多個(gè)隔離拓?fù)渲杏卸嗌賯€(gè)繞組就有多少節(jié)點(diǎn)，但也只是一個(gè)節(jié)點(diǎn)映射成多個(gè)發(fā)射發(fā)射EMI的同時(shí)，很容易通過(guò)電容方式耦合到不同層上的鄰近導(dǎo)線上去的同時(shí)，很容易通過(guò)電容方式耦合到不同層上的鄰近導(dǎo)線上去電氣工程系電容模型電容模型ESL0LC21f當(dāng)電容器工作頻率在 f0 以下時(shí): fC2j1ZC當(dāng)電容器工作頻率在 f0 以上時(shí): ESLCLf2jZ當(dāng)電容器工作頻率接近 f0 時(shí): ESRCRZ諧振頻率: 電氣工程系電容并聯(lián)高頻特性電容并聯(lián)高頻特性電源布板基本要點(diǎn)之一電源布板基本要點(diǎn)之一：旁路瓷片電容的電容量不易太大, 而它的寄生串聯(lián)電感量應(yīng)該盡量減小

5、。多個(gè)電容并聯(lián)能改善單個(gè)電容的阻抗特性。最小容量的瓷片電容應(yīng)最靠近負(fù)載。電氣工程系電氣工程系為了減小濾波電容的等效串聯(lián)電阻（為了減小濾波電容的等效串聯(lián)電阻（ESRESR）, ,經(jīng)常用多個(gè)電容并聯(lián)經(jīng)常用多個(gè)電容并聯(lián); ;多個(gè)電容并聯(lián)可以分?jǐn)偧y波電流多個(gè)電容并聯(lián)可以分?jǐn)偧y波電流. .不合理不合理電氣工程系合理合理電容從紋波電流源開(kāi)始呈電容從紋波電流源開(kāi)始呈“放射性放射性” 對(duì)稱(chēng)布置對(duì)稱(chēng)布置均分紋波電流均分紋波電流電氣工程系電氣工程系電感模型電感模型L: 電感值電感值EPR: 等效并聯(lián)電阻等效并聯(lián)電阻Cp: 等效并聯(lián)電感等效并聯(lián)電感Ac: 電流環(huán)路截面結(jié)電流環(huán)路截面結(jié)Lm: 電流環(huán)路周長(zhǎng)電流環(huán)路周長(zhǎng)

6、電氣工程系電源布板基本要點(diǎn)之二：電感的寄生串聯(lián)電容量應(yīng)該盡量減小。電感引腳之間的距離越遠(yuǎn)越好。電氣工程系電感特性電感特性電氣工程系電源布板基本要點(diǎn)之三：避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線。電氣工程系鏡象面概念鏡象面概念電氣工程系電氣工程系電氣工程系電源布板基本要點(diǎn)之四：高頻交流環(huán)路的面積應(yīng)該盡量減小。電氣工程系高頻交流電流環(huán)路高頻交流電流環(huán)路電氣工程系電氣工程系電源步版基本要點(diǎn)之五：過(guò)孔放置不應(yīng)破壞高頻交流電流在地層上路徑。 電氣工程系過(guò)孔過(guò)孔 (VIA) 的例子的例子電氣工程系電源布版基本要點(diǎn)之六：模擬電源層與數(shù)字地層不應(yīng)有重疊。信號(hào)層應(yīng)有相應(yīng)的地層。電氣工程系PCB板層分割板層分割電氣工程

7、系電源布板基本要點(diǎn)之七：要減小 PCB 走線的電感，減小 PCB 走線長(zhǎng)度要減小過(guò)孔的電感，放置多個(gè)過(guò)孔電氣工程系焊盤(pán)焊盤(pán)(PAD)(PAD)和去耦電容的放置和去耦電容的放置焊盤(pán)焊盤(pán)電氣工程系去耦電容去耦電容電氣工程系電源布板基本要點(diǎn)之八：交流節(jié)點(diǎn)焊盤(pán)面積要盡量小。交流節(jié)點(diǎn)焊盤(pán)下不要走信號(hào)線。交流節(jié)點(diǎn)焊盤(pán)與信號(hào)線之間需電源層或地隔離電氣工程系增加散熱面積和減小容性耦合到其他增加散熱面積和減小容性耦合到其他PCBPCB引線的方法引線的方法導(dǎo)線越窄越好導(dǎo)線越窄越好導(dǎo)線越寬越好導(dǎo)線越寬越好EMC導(dǎo)電散熱導(dǎo)電散熱電氣工程系電源布板基本要點(diǎn)之九：功率器件所組成的電流環(huán)路面積要小。電氣工程系降壓降壓式式(

8、BUCK)電源：功率部分電流和電壓波形電源：功率部分電流和電壓波形電氣工程系降壓式電源布局差的例子降壓式電源布局差的例子電路等效圖電路等效圖MinimizeTheseInductances電氣工程系降壓式電源布局的范例：降壓式電源布局的范例：電氣工程系電源排版基本要點(diǎn)之十：功率器件接功率地信號(hào)器件接信號(hào)地功率地與信號(hào)地單點(diǎn)連接 （一根很短導(dǎo)線或一個(gè)或多個(gè)過(guò)孔）降壓式電源排版的例子降壓式電源排版的例子電氣工程系地線短而寬地線短而寬控制地敏感，應(yīng)為產(chǎn)生控制控制地敏感，應(yīng)為產(chǎn)生控制IC所要檢測(cè)的小電壓的所有器件的公共連接點(diǎn)所要檢測(cè)的小電壓的所有器件的公共連接點(diǎn)輸入電容的公共端應(yīng)作為其他交流電流的唯一接點(diǎn)輸入電容的公共端應(yīng)作為其他交流電流的唯一接點(diǎn)電氣工程系 1 1放置變壓器或電感。放置變壓器或電感。 2 2布置功率開(kāi)關(guān)管電流環(huán)路。布置功率開(kāi)關(guān)管電流環(huán)路。 3 3布置輸出整流器電流環(huán)路。布置輸出整