開關(guān)電源在布線上最大的特點是拓?fù)湟鸬母哳l(高壓)強電流與控制級的弱電信號交織在一起,首先要保證強電流的存在不干擾電源內(nèi)部的控制信號,其次要盡量減少對外部的干擾(EMC)。一句話:要運行最穩(wěn)定、波形最漂亮、電磁兼容性最好。
關(guān)鍵詞一:電流
一個典型的開關(guān)電源強電流分布(圖一):
特點:
1、每種拓?fù)涞妮斎胼敵鲭娏?Ii 和 Io 幅度較大(與控制信號相比),但以直流為主。
2、每種拓?fù)涞耐負(fù)潆娏?It 幅度也較大,但一般沒有尖峰毛刺,是拓?fù)洚a(chǎn)生的典型波形。
3、每種硬開關(guān)拓?fù)涠加幸粋€高頻脈沖電流 Ip 回路,其幅度最大,且有可觀的尖峰毛刺,其中毛刺部分幅度大,頻率高,因而含有較高的能量。它一般是由續(xù)流或者吸收(鉗位)二極管反向恢復(fù)引起的沖擊電流回路,是最容易引起干擾的元兇。
4、 以上四種電流對應(yīng)流經(jīng)一段地線,并可能在對應(yīng)的地線段上產(chǎn)生干擾電位差。
電流分類是開關(guān)電源布線的主要線索, 請大家記住這個圖。
關(guān)鍵詞二:電容
從圖中可以看出,It 和 Ip 電流完全(不是部分)地流經(jīng)了各自對應(yīng)的一個電容 Ci 和 Co。一般人很少去關(guān)注電容上流過的電流,而實際上這正是開關(guān)電源布局的關(guān)鍵之一。干擾都是通過電容被旁路的,整個電路最強勁電流都在電容上,電容很重要!
按照反應(yīng)速度分,最快的器件是電容、二極管(別跟我扯正向恢復(fù))等器件,最慢的器件是電感等器件。
要領(lǐng)一:高頻脈沖電流 Ip 回路最小化(第一個圈)
首先找到你電路的高頻脈沖電流 Ip 回路(每個拓?fù)涠加械模?,它一般都是由包括開關(guān)管在內(nèi)的快速器件組成的環(huán)路,在布局上讓它最小化(連線最短、面積最小,因而干擾最?。?/p>
這個是整個開關(guān)電源布局的第一步,而不是先去張羅輸入輸出在哪?IC放哪?
這樣連接后,ND兩個地會合并在一起,形成一個點,這個點就是整個電路的接地中心。
要領(lǐng)二:拓?fù)潆娏?It 回路最小化
(第二個圈)
找到你電路的拓?fù)潆娏?It 回路(每個拓?fù)涠加械模?,它一般都是包含了一個電感(或者變壓器原邊)的拓?fù)渲骰芈返囊徊糠?,讓它最小化?/p>
注意:
1、It 回路與 Ip 回路有部分重疊(才能構(gòu)成拓?fù)洌?,因?It 回路(應(yīng)該)是在 Ip 回路(已經(jīng)布置好的)基礎(chǔ)上的延伸。
2、有時候這兩個回路的布局有沖突,一般應(yīng)以 Ip 回路為主。
3、對于隔離拓?fù)?,It 回路被變壓器分隔成原邊和付邊兩部分,應(yīng)分開最小化布置。
4、 如果 It 回路有個接地點,那么這個接地點應(yīng)與上述
接地中心
重合,不能布置到一個點時,也要盡量縮短距離,同時留心這段地線上的 It 電流可能的影響。
5、條件受限時,上述2個回路的(輸入輸出)電容可能不能共地,必要時可以電氣并聯(lián)的方式就近增加一個(或兩個可以共地的)高頻電容達成共地。
畫好這兩個圈,這個PCB板布局的大致方位基本上確定了?,F(xiàn)在再考慮控制在哪?輸入輸出在哪?
需要特別指出的是:
1、這種布局是針對硬開關(guān)的,但是對軟開關(guān)拓?fù)淙匀挥行В憧偛幌M约旱能涢_關(guān)諧振波形上再意外出現(xiàn)一個小波吧?
2、這種布局是針對硬開關(guān)的,它就是要讓電路看上去更加符合理論波形,拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一層意思是:它會更硬一些(可能對EMC某些頻段不利)。
3、從EMC角度,這種布局就是總體最優(yōu)化結(jié)構(gòu),整體上最容易過輻射和傳導(dǎo)測試。具體到某個板能不能過?按這樣布局后的整改工作量和成本也是最小。
審核編輯 黃宇
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