開關(guān)電源PCB排版基本要點分析(3)

　　1.5 過孔和焊盤放置

　　許多設(shè)計人員喜歡在多層PCB卜放置很多過孔（VIAS）。但是，必須避免在高頻電流返同路徑上放置過多過。否則，地層上高頻電流走線會遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過孔的活，過孔之間可以留出一空間讓高頻電流順利通過，圖12顯示了過孔放置方式。

　　電源排版基本要點5 過孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的流經(jīng)。

　　設(shè)計者同時應(yīng)注意不同焊盤的形狀會產(chǎn)生不同的串聯(lián)電感。圖13顯示了幾種焊盤形狀的串聯(lián)電感值。

　　旁路電容（Decouple）的放置也要考慮到它的串聯(lián)電感值。旁路電容必須是低阻抗和低ESL乩的瓷片電容。但如果一個高品質(zhì)瓷片電容在PCB上放置的方式不對，它的高頻濾波功能也就消失了。圖14顯示了旁路電容正確和錯誤的放置方式。

　　1．6 電源直流輸出

　　許多開關(guān)電源的負(fù)載遠(yuǎn)離電源的輸出端口。為了避免輸出走線受電源自身或周邊電子器件所產(chǎn)生的電磁下擾，輸出電源走線必須像圖l5（b）那樣靠得很近，使輸出電流環(huán)路的面積盡可能減小。

　　l.7 地層在系統(tǒng)板上的分隔

　　新一代電子產(chǎn)品系統(tǒng)板七會同時有模擬電路、數(shù)字電路、開關(guān)電源電路。為了減小丌關(guān)電源噪音對敏感的模擬和數(shù)字電路的影響，通常需要分隔不同電路的接地層。如果選用多層PCB，不同電路的接地層可由不同PCB板層來分隔。如果整個產(chǎn)品只有一層接地層，則必須像圖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，不同電路的地層都應(yīng)該通過單點與開關(guān)電源的接地層相連接。

　　電源排版基本要點6 系統(tǒng)板七不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過單點與電源接地層相連接。

　　2 開關(guān)電源PCB排版例子

　　壓式開關(guān)電源原理圖。設(shè)汁人員應(yīng)能在此線路圖上區(qū)分出功率電路中元器件和控制信號電路中元器件。如果設(shè)計者將該電源中所有的元器件當(dāng)作數(shù)字電路中的元器件來處理，則問題會相當(dāng)嚴(yán)重。通常首先需要知道電源高頻電流的路徑，并區(qū)分小信號控制電路和功率電路元器件及其走線。一般來講，電源的功率電路主要包括輸入濾波電容、輸出濾波電容、濾波電感、上下端功率場效應(yīng)管?？刂齐娐分饕≒WM控制芯片、旁路電容、自舉電路、反饋分壓電阻、反饋補(bǔ)償電路。

　　2.l 電源功率電路PCB排版

　　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常。設(shè)計人員首先要對開關(guān)電源功率器件上的電壓和電流的波形有一一定的了解。

　　圖18顯示一個降壓式開關(guān)電源功率電路元器件卜的電流和電壓波形。由于從輸入濾波電容（Cin），上端場效應(yīng)管（S1）和F端場效應(yīng)管（S2）中所流過的電流是帶有高頻率和高峰值的交流電流，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)路面積也要盡量減小。

　　如果設(shè)汁者未按本丈所述的要點來制作功率電路PCB，很可能制作出網(wǎng)19所示的電源PCB，圖19的PCB排版存在許多錯誤：第一，由于Cin有很大的ESL，Cin的高頻濾波能力基本上消失；第二，Cin-S1-S2和S1-LCout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于擾；第三，L的焊盤靠得太近，造成Cp太大而降低了它的高頻濾波功能；第四，Cout焊盤引線太長，造成FSL太大而失去了高頻濾波線。 Cin-S1-S2和S2-L-Cout環(huán)路的面積已控制到最小。S1的源極，S2的漏極和L之問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、S2和L需要靠得非常近。雖然L和Cout之間的走線上沒有高峰值的高頻電流，但比較寬的走線可以降低直流阻抗的損耗使電源的效率得到提高。如果成本上允許，電源可用一面完全是接地層的雙面PCB，但必須注意在地層卜盡量避免走功率和信號線。在電源的輸入和輸出端口還各增加了一個瓷片電容器來改善電源的高頻濾波性能。