對(duì)于開(kāi)關(guān)電源的研發(fā),,PCB設(shè)計(jì)占據(jù)很重要的地位,。一個(gè)差的PCB,,EMC性能差,、輸出噪聲大,、抗干擾能力弱,,甚至連基本功能都有缺陷,。
與其他硬件電路PCB稍有不同,,開(kāi)關(guān)電源PCB有一些自身的特點(diǎn),。本文將結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn),簡(jiǎn)單談一談開(kāi)關(guān)電源PCB布線的一些最基本的原則,。
1,、間距
對(duì)于高電壓產(chǎn)品必須要考慮到線間距。能滿足相應(yīng)安規(guī)要求的間距當(dāng)然最好,,但很多時(shí)候?qū)τ诓恍枰J(rèn)證,,或沒(méi)法滿足認(rèn)證的產(chǎn)品,間距就由經(jīng)驗(yàn)決定了,。多寬的間距合適,?必須考慮生產(chǎn)能否保證板面清潔、環(huán)境濕度,、其他污染等情況如何,。
對(duì)于市電輸入,即使能保證板面清潔,、密封,,MOS管漏源極間接近600V,小于1mm事實(shí)上也比較危險(xiǎn)了!
2,、板邊緣的元器件
在PCB邊沿的貼片電容或其他易損壞的器件,,在放置時(shí)必須考慮PCB分板方向,如圖是各種放置方法時(shí),,器件受到的應(yīng)力大小對(duì)比,。
圖1 分板時(shí)器件受到的應(yīng)力對(duì)比
由此可以看出,器件應(yīng)遠(yuǎn)離并平行于分板邊緣,,否則可能因?yàn)镻CB分板導(dǎo)致元器件受損,。
3、環(huán)路面積
無(wú)論是輸入或是輸出,、功率環(huán)路或信號(hào)環(huán)路,,應(yīng)盡可能的小。功率環(huán)路發(fā)射電磁場(chǎng),,將導(dǎo)致較差的EMI特性或較大的輸出噪聲,;同時(shí),若被控制環(huán)接收,,很可能引起異常,。
另一方面,若功率環(huán)路面積較大,,其等效寄生電感也會(huì)增大,,可能增加漏極噪聲尖峰。
4,、關(guān)鍵走線
因di/dt 作用,,必須減小動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)處電感,否則會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁場(chǎng),。若要減小電感,,主要是要減少布線的長(zhǎng)度,增加寬度作用較小,。
5,、信號(hào)線
對(duì)于整個(gè)控制部分,布線時(shí)應(yīng)考慮將其遠(yuǎn)離功率部分,。若因其他限制兩者靠得較近,,不應(yīng)將控制線與功率線并行,否則可能導(dǎo)致電源工作異常,、震蕩,。
另外若控制線很長(zhǎng),應(yīng)該將來(lái)回的一對(duì)線的靠近,,或?qū)⒍咧糜赑CB的兩個(gè)面上并正對(duì)著,,從而減小其環(huán)路面積,,避免被功率部分的電磁場(chǎng)干擾。如圖2說(shuō)明了A,、B兩點(diǎn)間,,正確與錯(cuò)誤的信號(hào)線布線方法。
圖2正確與錯(cuò)誤的信號(hào)線布線方法,。
當(dāng)然,,信號(hào)線上應(yīng)盡量減少用于連接的過(guò)孔!
6,、鋪銅
有的時(shí)候鋪銅是完全沒(méi)有必要的,甚至應(yīng)該避免,。若銅面積足夠大且其電壓不斷變化,,一方面它可能作為天線,向周圍輻射電磁波;另一方面它又很容易拾起噪聲,。
通常只允許在靜態(tài)節(jié)點(diǎn)鋪銅,,例如對(duì)輸出端“地”節(jié)點(diǎn)鋪銅,可以等效增加輸出電容,,濾除一些噪聲信號(hào),。
7、映射
對(duì)于一個(gè)回路,,可以在PCB的一面進(jìn)行鋪銅,,它會(huì)根據(jù)PCB另一面的布線自動(dòng)映射,使這個(gè)回路的阻抗最小,。這就好像一組不同阻抗值的阻抗并聯(lián),,電流會(huì)自動(dòng)選擇阻抗最小的路徑流過(guò)一樣。
事實(shí)上可以在控制部分電路的一面進(jìn)行連線,,而在另一面對(duì)“地”節(jié)點(diǎn)鋪銅,,兩個(gè)面間通過(guò)過(guò)孔連接。
8,、輸出整流二極管
輸出整流二極管若離輸出端比較近,,不應(yīng)將其與輸出平行放置。否則二極管處產(chǎn)生的電磁場(chǎng)將穿入電源輸出與外接負(fù)載形成的環(huán)路,,使測(cè)得的輸出噪聲增大,。
圖3 正確與錯(cuò)誤的二極管放置方向
9、地線
地線的布線必須非常小心,,否則可能引起EMS,、EMI性能和其他性能變差。對(duì)于開(kāi)關(guān)電源PCB的“地”,,至少做到以下兩點(diǎn):(1)功率地和信號(hào)地,,應(yīng)單點(diǎn)連接,;(2)不應(yīng)有存在地環(huán)路。
10,、Y電容
輸入輸出經(jīng)常會(huì)接入Y電容,,有時(shí)因某些原因,可能無(wú)法將其掛在輸入電容地上,,此時(shí)切記,,一定要接在靜態(tài)節(jié)點(diǎn),如高壓端,。
11,、其他
實(shí)際電源PCB設(shè)計(jì)時(shí),可能還要考慮其他一些問(wèn)題,,例如“壓敏電阻應(yīng)緊靠被保護(hù)電路”,、“共模電感應(yīng)增加放電齒”、“芯片VCC供電處應(yīng)增加瓷片電容”等等,。另外,,是否需特殊處理,如銅箔,、屏蔽等,,在PCB設(shè)計(jì)階段也是需要考慮的。
有時(shí)往往會(huì)遇到多個(gè)原則相互沖突的情況,,滿足其中一個(gè)就滿足不了其他的,,這是需要工程師應(yīng)用已有的經(jīng)驗(yàn),根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目需求,,確定最合適的布線了,!