PCB電源知多少 - 開關電源布線注意事項

2017-10-17  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

上期我們談到了布局方面的注意事項,對于layout 工程師來說電源模塊布局完成時,布線也就基本已經規劃好,布局做好,布線自然水到渠成。

如下圖1所示原理圖:

圖1

從原理圖中我們可以看到:

a:主電流通道(紅色)

b:地的區別(電源地 、信號地、其他信號地)

c:反饋通道(藍色)

d:續流回路。

對于上述開關電源的布線的處理時,我們還是有以下事項需要注意:

開關管部分: 盡量粗短,一般用鋪銅實現,考慮大電流通道。

輸入輸出濾波:注意到電源平面的過孔數目和位置,在濾波電容之后。

輸入輸出的地:用大銅皮連接到一起,多打地孔到平面(開關管特殊要求除外)。

控制電路的地:模擬地,與大電流地分開,單點接地。

控制電路的采樣:模擬信號,采樣點在輸出濾波之后,如果有電流采樣和電壓采樣,布成差分線的緊耦合形式,采樣線盡量短,減小受干擾的空間。

控制電路的調制輸出:模擬信號,不要在開關管下走長線,遠離大電流的電源和地等區域。

下面我們還是借用芯片的datasheet圖例來一起看一下開關電源布線的一些注意事項,如下圖2所示:

圖2:某電源芯片layout guide

從datasheet要求來看主要需要我們注意:

1. 輸入輸出回路盡量小滿足載流且滿足共地。

2. 模擬地與大電流地分開,單點接地。

3. 反饋信號處理 以及芯片散熱等。

   
   

在我們的實際設計應用中對于上述開關電源電路可能會進行優化調整如圖3所示原理圖,其主要核心部分還是一致,如圖3所示是該模塊原理圖和布線展示的示例:

圖3.1:SCH

圖3.2:布線展示

我們可以從布線展示圖中可以看到基本按照layout guide設計,但我們還需要注意以下細節:大電流通道濾波電路孔的位置和數量;輸入輸出地的鋪銅共地連接;采樣電路避免受干擾;芯片模擬地與大電流地的區分與單點相連,以及芯片的散熱!

接著上期的“IPC”PCB設計大賽的開關電源,如下圖4原理圖和布線展示:

圖4-1:原理圖

圖4-2:布線展示

從原理圖中我們可以看出,控制芯片、MOS管等元器件處理,大電流、電壓反饋等細節我們需要特別注意。

問題來了~

開關電源的噪聲主要由那些因素引起,在設計中我們該如何避免?

文 | 肖勇超 一博科技高速先生

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