開(kāi)關(guān)電源PCB排版的8大要點(diǎn)總結(jié)

這是一個(gè)在消費(fèi)類電子產(chǎn)品上應(yīng)用的降壓式開(kāi)關(guān)電源原理圖。設(shè)計(jì)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(hào)電路中元器件。如果設(shè)計(jì)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(lái)處理，則問(wèn)題會(huì)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(hào)控制電路和功率電路元器件及其走線。

一般來(lái)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(chǎng)效應(yīng)管?？刂齐娐分饕?PWM 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。

一個(gè)典型降壓式開(kāi)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排版01

電源功率器件在 PCB 上正確的放置和走線將決定整個(gè)電源工作是否正常。設(shè)計(jì)人員首先要對(duì)開(kāi)關(guān)電源功率器件上的電壓和電流的波形有一定的了解。

下面顯示一個(gè)降壓式開(kāi)關(guān)電源功率電路元器件上的電流和電壓波形。

由于從輸入濾波電容（Cin）， 上端場(chǎng)效應(yīng)管（S1）和下端場(chǎng)效應(yīng)管（S2）中所流過(guò)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(shí)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。

開(kāi)關(guān)電源功率電路上的電流和電壓

如果設(shè)計(jì)者未按本文所述的要點(diǎn)來(lái)制作功率電路 PCB，很可能制作出如下所示的錯(cuò)誤的電源 PCB。

不正確的開(kāi)關(guān)電源功率器件放置和走線

這個(gè)PCB排版存在許多錯(cuò)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S2-L-Cout環(huán)路的面積太大，所產(chǎn)生的電磁噪音會(huì)對(duì)電源本身和周邊電路造成很大干擾；

第三，L的焊盤(pán)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(pán)引線太長(zhǎng)，造成ESL太大而失去了高頻濾波功能。

這是一個(gè)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，S2的漏極和L之間的連接點(diǎn)是一整塊銅片焊盤(pán)。由于該連接點(diǎn)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(méi)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，但必須注意在地層上盡量避免走功率和信號(hào)線。在電源的輸入和輸出端口還各增加了一個(gè)瓷片電容器來(lái)改善電源的高頻濾波性能。

電源控制電路 PCB 排版02

電源控制電路 PCB 排版也是非常重要的。不合理的排版會(huì)造成電源輸出電壓的漂移和振蕩。控制線路應(yīng)放置在功率電路的邊上，絕對(duì)不能放在高頻交流環(huán)路的中間。旁路電容要盡量靠近芯片的 VCC 和接地腳（GND）。反饋分壓電阻最好也放置在芯片附近。芯片驅(qū)動(dòng)至場(chǎng)效應(yīng)管的環(huán)路也要盡量減短。

電源排版基本要點(diǎn)：

控制芯片至上端和下端場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路環(huán)路要盡量短。

開(kāi)關(guān)電源PCB排版實(shí)例03

大家最在文章中看到的那個(gè)典型降壓式開(kāi)關(guān)電源PCB的元器件面走線圖。此電源中采用了一個(gè)低價(jià)PWM控制器（Semtech型號(hào)SC1104A）。PCB下層是一個(gè)完整的接地層。此PCB功率地層與控制地層之間沒(méi)有分隔。

可以看到該電源的功率電路由輸入插座（PCB左上端）通過(guò)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?yàn)?，在地層上功率電路電流不通過(guò)控制電路，所以，無(wú)必要將控制電路接地層與功率電路接地層進(jìn)行分隔。如果輸入插座是放置在PCB的左下端，那么在地層上功率電路電流會(huì)直接通過(guò)控制電路， 這時(shí)就有必要將二者分隔。

降壓式開(kāi)關(guān)電源 PCB 上層圖（下層是接地層）

開(kāi)關(guān)電源PCB排版要點(diǎn)總結(jié)04

8大要點(diǎn)：

1）旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應(yīng)盡量小，多個(gè)電容并聯(lián)能改善電容的阻抗特性；

2）電感的寄生并聯(lián)電容應(yīng)盡量小，電感引腳焊盤(pán)之間的距離越遠(yuǎn)越好；

3）避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線；

4）高頻環(huán)路的面積應(yīng)盡可能減??；

5）過(guò)孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的路徑；

6）系統(tǒng)板上不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過(guò)單點(diǎn)與電源接地層相連接；

7）控制芯片至上端和下端場(chǎng)效應(yīng)管的驅(qū)動(dòng)電路環(huán)路要盡量短；

8）開(kāi)關(guān)電源功率電路和控制信號(hào)電路元器件需要連接到不同的接地層，這二個(gè)地層一般都是通過(guò)單點(diǎn)相連接。