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  1. 解決方案

    開關電源的布局技巧

        開關電源是利用現代電力電子技術,控制開關管開通和關斷的時間比率,維持穩定輸出電壓的一種電源,開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制ICMOSFET構成。

     當設計高頻開關電源時,布局非常重要。良好的布局可以解決這類電源的許多問題。因布局而出現的問題,通常在大電流時顯現出來,并且在輸入和輸出電壓之間的壓差較大時更加明顯。一些主要的問題是在大的輸出電流和/或大的輸入/輸出電壓差時調節能力的下降,在輸出和開頭波形上的額外噪聲,以及不穩定性。應用下面的幾個簡單原則就可以把這類問題*小化。

    開關電源的布局技巧電感器

     開關電源盡量使用低EMIElectro Magnetic InteRFerence)的帶鐵氧體閉合磁芯的電感器。比如圓形的或封閉的E型磁芯。如果開口磁芯(open cores)具有較低的EMI特性,并且離低功率導線和元件較遠,也可以使用。如果使用開口磁芯,使磁芯的兩極與PCB板垂直也是一個好主意。棒狀磁芯(stick cores)通常用來消除大部分不需要的噪聲。

    開關電源的布局技巧反饋電路

     盡量使反饋回路遠離電感器和噪聲源。還要盡可能使反饋線為直線,并且要粗一點。有時需要在這兩種方案之間折衷一下,但使反饋線遠離電感器的EMI和其它噪聲源是兩者當中更關鍵的一條。在PCB上使反饋線位于與電感器相對的一側,并且中間用接地層分開。

    開關電源的布局技巧濾波電容器

     當使用小容量瓷質輸入濾波電容器時,它應該盡可能靠近ICVIN引腳。這將消除盡可能多的線路電感影響,給內部IC線路一個更干凈的電壓源。開關電源一些設計需要使用前饋電容器從輸出端連接到反饋引腳,通常是為了穩定性的原因。在這種情況下,它的位置也應該盡量靠近IC。使用表貼電容還會減少引線長度,從而減少噪聲耦合進因通孔元件而造成的有效天線(effective antenna)。

    開關電源的布局技巧補償電路

     如果為了穩定性,需要加入外部補償元件,它們也應該盡量靠近IC。這里也建議使用表貼元件,原因同對濾波電容的討論。這些元件也不應該離電感器太近。

    開關電源的布局技巧走線和接地層

     使所有的電源(大電流)走線盡可能短、直、粗。在一塊標準PCB板上,*好使走線的每安優良*小寬度為15mil0.381mm)。電感器、輸出電容器和輸出二極管應該盡可能靠在一起。這樣可以幫助減少在大開關電流流過它們時,由開關電源走線引起的EMI。這也會減少引線電感和電阻,從而減少噪聲尖峰、鳴震(ringing)和阻性損耗,這些都會產生電壓誤差。IC的接地、輸入電容器、輸出電容器和輸出二極管(如果有的話)應該一起直接連接到一個接地面。*好在PCB的兩面都設置接地面。這樣會減少接地環路誤差和吸收更多的由電感器產生的EMI,從而減少了噪聲。對于多于兩層的多層板,可以用接地面分開電源面(電源走線和元件所在的區域)和信號面(反饋和補償元件所在的區域)以提高性能。在多層板上,需要使用通孔把走線和不同的面連接起來。如果走線需要從一個面傳輸一個較大的電流到另一個面,每200mA電流使用一個標準通孔,是一個良好的習慣。

     排列元件,使得開頭電流環同方向旋轉。根據開頭調節器的運行方式,有兩種功率狀態。一個狀態是當開頭閉合時,另一個狀態是當開頭斷開時。在每種狀態期間,將由當前導通的功率器件產生一個電流環。排列功率器件,以使每種狀態期間電流環的導通方向相同。這會防止兩個半環之間的走線產生磁場反轉,并可減少EMI的放射。

    開關電源的布局技巧散熱處理

     當使用表貼功率IC或外部功率開關時,PCB通??梢杂米魃崞?。這就是用PCB上的敷銅面來幫助器件散熱。參照特定器件手冊中有關使用PCB散熱的信息。這通??梢允∪ラ_關電源外加的散熱裝置。

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