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浅谈开关电源PCB设计

2016年11月16日 14:35 次阅读

  对于开关电源的研发,PCB设计占据很重要的地位。一个差的PCB,EMC性能差、输出噪声大、抗干扰能力弱,甚至连基本功能都有缺陷。

  与其他硬件电路PCB稍有不同,开关电源PCB有一些自身的特点。本文将结合工程经验,简单谈一谈开关电源PCB布线的一些最基本的原则。

  1、 间距

  对于高电压产品必须要考虑到线间距。能满足相应安规要求的间距当然最好,但很多时候对于不需要认证,或没法满足认证的产品,间距就由经验决定了。多宽的间距合适?必须考虑生产能否保证板面清洁、环境湿度、其他污染等情况如何。

  对于市电输入,即使能保证板面清洁、密封,MOS管漏源极间接近600V,小于1mm事实上也比较危险了!

  2、 板边缘的元器件

  在PCB边沿的贴片电容或其他易损坏的器件,在放置时必须考虑PCB分板方向,如图是各种放置方法时,器件受到的应力大小对比。

  图1 分板时器件受到的应力对比

  由此可以看出,器件应远离并平行于分板边缘,否则可能因为PCB分板导致元器件受损。

  3、 环路面积

  无论是输入或是输出、功率环路或信号环路,应尽可能的小。功率环路发射电磁场,将导致较差的EMI特性或较大的输出噪声;同时,若被控制环接收,很可能引起异常。

  另一方面,若功率环路面积较大,其等效寄生电感也会增大,可能增加漏极噪声尖峰。

  4、 关键走线

  因di/dt 作用,必须减小动态节点处电感,否则会产生较强的电磁场。若要减小电感,主要是要减少布线的长度,增加宽度作用较小。

  5、 信号线

  对于整个控制部分,布线时应考虑将其远离功率部分。若因其他限制两者靠得较近,不应将控制线与功率线并行,否则可能导致电源工作异常、震荡。

  另外若控制线很长,应该将来回的一对线的靠近,或将二者置于PCB的两个面上并正对着,从而减小其环路面积,避免被功率部分的电磁场干扰。如图2说明了A、B两点间,正确与错误的信号线布线方法。

  图2正确与错误的信号线布线方法。

  当然,信号线上应尽量减少用于连接的过孔!

  6、 铺铜

  有的时候铺铜是完全没有必要的,甚至应该避免。若铜面积足够大且其电压不断变化,一方面它可能作为天线,向周围辐射电磁波;另一方面它又很容易拾起噪声。

  通常只允许在静态节点铺铜,例如对输出端“地”节点铺铜,可以等效增加输出电容,滤除一些噪声信号。

  7、 映射

  对于一个回路,可以在PCB的一面进行铺铜,它会根据PCB另一面的布线自动映射,使这个回路的阻抗最小。这就好像一组不同阻抗值的阻抗并联,电流会自动选择阻抗最小的路径流过一样。

  事实上可以在控制部分电路的一面进行连线,而在另一面对“地”节点铺铜,两个面间通过过孔连接。

  8、 输出整流二极管

  输出整流二极管若离输出端比较近,不应将其与输出平行放置。否则二极管处产生的电磁场将穿入电源输出与外接负载形成的环路,使测得的输出噪声增大。

  图3 正确与错误的二极管放置方向

  9、 地线

  地线的布线必须非常小心,否则可能引起EMS、EMI性能和其他性能变差。对于开关电源PCB的“地”,至少做到以下两点:(1)功率地和信号地,应单点连接;(2)不应有存在地环路。

  10、 Y电容

  输入输出经常会接入Y电容,有时因某些原因,可能无法将其挂在输入电容地上,此时切记,一定要接在静态节点,如高压端。

  11、 其他

  实际电源PCB设计时,可能还要考虑其他一些问题,例如“压敏电阻应紧靠被保护电路”、“共模电感应增加放电齿”、“芯片VCC供电处应增加瓷片电容”等等。另外,是否需特殊处理,如铜箔、屏蔽等,在PCB设计阶段也是需要考虑的。

  有时往往会遇到多个原则相互冲突的情况,满足其中一个就满足不了其他的,这是需要工程师应用已有的经验,根据实际项目需求,确定最合适的布线了!

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发表于 2018-03-06 14:17 790次阅读
开关电源节能的冷关断技术解决方案

带你看清PCB生产工艺流程

PCB生产工艺流程图,一看就懂!

发表于 2018-03-06 11:13 684次阅读
带你看清PCB生产工艺流程

开关电源共模电感计算与开关电源变压器共模电感设计...

在开关电源中,由于整流二极管和滤波电容以及电感中的电流或电压急剧变化,产生电磁干扰源(noise),...

发表于 2018-03-03 15:59 546次阅读
开关电源共模电感计算与开关电源变压器共模电感设计...

简单的开关电源电路图大全(六款简单的开关电源电路...

本文主要介绍了简单的开关电源电路图大全(六款简单的开关电源电路设计原理图详解)。在开关电源中电源反馈...

发表于 2018-03-02 09:25 2912次阅读
简单的开关电源电路图大全(六款简单的开关电源电路...

开关电源中常用的UC384系列芯片的区别解析

UC3842/3843/3844/3845这四种芯片的鉴别方法:用一个0-20V的可调电源接384X...

发表于 2018-02-24 11:18 841次阅读
开关电源中常用的UC384系列芯片的区别解析

PCB设计容易掉坑_先避免这10个易错点

一、加工层次定义不明确 单面板设计在TOP层,如不加说明正反做,也许制出来板子装上器件而不好焊接。 ...

发表于 2018-02-20 20:10 152次阅读
PCB设计容易掉坑_先避免这10个易错点

万能电源模块原理图 常见故障处理方法

开宇牌智能型开关电源也被称为是万能电源模块,几乎都是在VCD,彩电等接收机开关电源维修的重要设备。为...

发表于 2018-02-18 14:52 696次阅读
万能电源模块原理图 常见故障处理方法

解析开关电源中光耦的作用与光耦反馈接法

在一般的隔离电源中,光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别,目前...

发表于 2018-02-17 19:32 2812次阅读
解析开关电源中光耦的作用与光耦反馈接法

只知道电源电路很重要,原理和布线你了解多少?

从理论上讲,线性电源是用户需要多少电流,输入端就要提供多少电流;开关电源是用户需要多少功率,输入端就...

发表于 2018-02-16 11:31 984次阅读
只知道电源电路很重要,原理和布线你了解多少?

如何正确测试电源纹波 移除多余闲置的探棒

输出电压上的高频噪音,一般是由于MOSFET输出的开关电压V-Phase的振铃引起的,而振铃主要是由...

发表于 2018-02-15 11:38 288次阅读
如何正确测试电源纹波 移除多余闲置的探棒

60W隔离反激开关电源(SMPS)电路图详解

infineon公司的ICE5QR0680AG是第五代PWM控制器,集成了高压700 V和800 V...

发表于 2018-02-11 05:17 205次阅读
60W隔离反激开关电源(SMPS)电路图详解

开关电源灌胶的目的、要求和对胶的看法 以及EM...

1、防水性,灌封胶将整个产品电气部份严密的包裹起来,与外界完全隔绝;什么水、水气、酸碱盐都挨不到电路...

发表于 2018-02-09 16:01 1697次阅读
开关电源灌胶的目的、要求和对胶的看法  以及EM...

24v开关电源电路图大全(五款电源电路设计原理图...

本文主要介绍了24v开关电源电路图大全(五款模拟电路设计原理图详解)。24V开关电源,是高频逆变开关...

发表于 2018-02-07 09:29 4375次阅读
24v开关电源电路图大全(五款电源电路设计原理图...

多种开关电源输出滤波器技术逐步骤的设计过程解析

实践证明,在很多应用中,经过适当滤波的开关转换器可以代替线性稳压器从而产生低噪声电源。哪怕在要求极低...

发表于 2018-02-07 01:01 475次阅读
多种开关电源输出滤波器技术逐步骤的设计过程解析

基于Cadence_Allegro的高速PCB设...

信号完整性问题已成为当今高速PCB设计的一大挑战,传统的设计方法无法实现较高的一次设计成功率,急需基...

发表于 2018-02-06 18:44 150次阅读
基于Cadence_Allegro的高速PCB设...

利用IBIS模型完善信号完整性计算和PCB设计

在整个行业中,升降时间规范的惯例是使用输出信号在 10% 和 90% 轨至轨信号之间摆动所需的时间,...

发表于 2018-02-06 18:39 189次阅读
利用IBIS模型完善信号完整性计算和PCB设计

设计滤波器堵住开关电源噪声的方法

开关电源几乎用于所有电子设备中。它们由于尺寸小、成本低和效率高而具有极高的价值。但是,它们最大的缺点...

发表于 2018-02-05 19:25 346次阅读
设计滤波器堵住开关电源噪声的方法

开关电源效率提升技巧汇总

1、在开关电源次级输出端的肖特基上并一个小功率快速二极管来代替RC吸收,效率一般可以提高1~2个点。...

发表于 2018-02-05 09:19 2281次阅读
开关电源效率提升技巧汇总

一款优质电源必然具备:启动性设计

一款优质电源必然具备启动性能好、转换效率高等特点,但你有没有想过宽压电源的输入电压范围那么广,而电源...

发表于 2018-02-02 09:33 4518次阅读
一款优质电源必然具备:启动性设计

led灯开关电源电路图大全(五款模拟电路设计原理...

本文主要介绍了led灯开关电源电路图大全(五款模拟电路设计原理图详解),电路由电容降压电路、整流电路...

发表于 2018-01-31 11:45 2959次阅读
led灯开关电源电路图大全(五款模拟电路设计原理...

开关电源如何判断起振_开关电源不起振原因分析

开关电源,就是一个交流变直流,然后直流再变成交流,交流再变直流的的过程。不稳定的交流市电首先经过整流...

发表于 2018-01-26 13:59 1028次阅读
开关电源如何判断起振_开关电源不起振原因分析

利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

目前,开关电源以具有小型、轻量和高效的特点而被广泛应用于以电子计算机为主异的各种终端设备和通信设备中...

发表于 2018-01-26 12:07 347次阅读
利用DSP芯片设计PWM开关电源的原理及完整解决...

UC3846的大功率开关电源的设计

本文主要介绍了一种UC3846的大功率开关电源的设计。介绍和比较了电压型PWM控制器和电流型PWM控...

发表于 2018-01-26 11:08 808次阅读
UC3846的大功率开关电源的设计