我們電子產(chǎn)品往往60%以上-可靠性方面的問(wèn)題都出現(xiàn)在電子線路板的PCB設(shè)計(jì)上,;工作及性能良好的PCB需要相關(guān)的理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),;我在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐中經(jīng)常碰到各種各樣的問(wèn)題;比如電子線路板不能通過(guò)系統(tǒng)EMS的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),,測(cè)試關(guān)鍵器件IC的功能引腳時(shí)出現(xiàn)高頻噪聲的問(wèn)題,,電路功能IC引腳檢測(cè)到干擾噪聲進(jìn)行異常保護(hù)等等。
通過(guò)理論與實(shí)踐結(jié)合,;用測(cè)試數(shù)據(jù)檢驗(yàn)我們的理論和實(shí)踐的差異點(diǎn),!優(yōu)良的設(shè)計(jì)跟長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是密不可分的!
1.開(kāi)關(guān)電源通過(guò)以下的原理示意圖分享設(shè)計(jì)總體原則
圖示為我們常用的兩種開(kāi)關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),;
A.開(kāi)關(guān)電源拓?fù)渲麟娏骰亓髀窂矫娣e最小化,;驅(qū)動(dòng)脈沖電流回路最小化。
B.對(duì)于隔離開(kāi)關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),,電流回路被變壓器隔離成兩個(gè)或多個(gè)回路(原邊和副邊),,電流回路要分開(kāi)最小回流面積布局布線設(shè)計(jì)。
C.如果電流回路有多個(gè)接地點(diǎn),,那么接地點(diǎn)要與中心接地點(diǎn)重合,。
D.實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),我們會(huì)受到條件的限制,;如果2個(gè)回路的電容可能不好近距離的共地,!
設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn):
我們就要采用電氣并聯(lián)的方式就近增加一個(gè)高頻電容達(dá)成共地(如圖紅色虛線)!
2.對(duì)于非隔離的IC控制器與主功率回路系統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)思路
如下圖為-非隔離的電源給IC控制器供電,,IC控制器控制LED的負(fù)載并進(jìn)行調(diào)光及其它功能的控制應(yīng)用,。其控制器的供電及驅(qū)動(dòng)回路的設(shè)計(jì)會(huì)影響系統(tǒng)的功能及可靠性。
通過(guò)圖示IC控制器-PCB布局布線的設(shè)計(jì)思路如下:
A1.IC周邊器件的地走線優(yōu)先布局布線后連接到IC-gnd,;
A2.IC-gnd再連接到濾波電容C1(高頻電容-低容值)的接地端,,如果是非隔離系統(tǒng);存在主電源系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)工作時(shí),,此地不再進(jìn)行12V非隔離電源地連接,。
A3.IC-控制中心的gnd要單點(diǎn)接地!C1電容靠近IC-gnd引腳,引腳地與C1電容-gnd最短連接,。
關(guān)鍵環(huán)路
B.主電源回路路徑的最小化設(shè)計(jì)原則
C.拓?fù)潆娏骰芈仿窂阶钚』O(shè)計(jì)原則
D.脈沖驅(qū)動(dòng)回路路徑最小化設(shè)計(jì)原則
注意條件受限時(shí):電源的主回路與拓?fù)浠芈返碾娙菘赡懿还驳?,我們可以采用電氣并?lián)的方式就近增加一個(gè)高頻電容達(dá)成共地!
3.具體BOOST的LED驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的PCB布局布線進(jìn)行具體分析
設(shè)計(jì)基本思路如上所述,;用下圖進(jìn)行設(shè)計(jì)分析
在圖示中:黃色跳線(JX)有與12V回路地進(jìn)行最小化環(huán)路面積的理論設(shè)計(jì),。
PCB藍(lán)色高亮部分為系統(tǒng)GND走線,白色高亮部分為12V-IC供電電源正端走線,。
通過(guò)實(shí)際的數(shù)據(jù)測(cè)試驗(yàn)證黃色跳線(JX)連接線接地對(duì)系統(tǒng)的影響:
測(cè)試條件:12V-6A 115V/600mA (燈條)
測(cè)試項(xiàng)目:12V負(fù)載動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí)間間隔500ms max load/minimum load6.6A/0.2A
示波器設(shè)置
CH1:12V(偏置10V) CH3:115V(偏置100V) CH4:ILED(偏置500mA)
黃色跳線(JX)在回路中:
黃色跳線(JX)去除
通過(guò)優(yōu)化環(huán)路響應(yīng),,增加動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
黃色跳線(JX)的系統(tǒng)回路影響:
由于12V同時(shí)給控制IC提供VDD,,在進(jìn)行差分信號(hào)走線時(shí)12V與GND布線時(shí)即電源與地的回流面積最?。划?dāng)12V拉負(fù)載時(shí),,12V電解電容正到地回流,;當(dāng)12V負(fù)載電流增加時(shí)地走線阻抗不等于0,這時(shí)在公共地阻抗上就會(huì)產(chǎn)生電壓差,,導(dǎo)致地基準(zhǔn)位的變化,。
去掉黃色跳線(JX)后,控制回路變成單點(diǎn)接地,。此時(shí)地電位基準(zhǔn)的影響就不受多個(gè)回路電流的影響,。在非隔離的系統(tǒng)中單點(diǎn)接地符合設(shè)計(jì)理論。
設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié):
可能存在多種原因,,IC供電電源有多種應(yīng)用功能連接,。
A.對(duì)于隔離的控制器IC電路提供VDD,在進(jìn)行差分信號(hào)走線時(shí)12V與GND布線時(shí)即電源與地的回流面積最??;
B.對(duì)于非隔離IC控制的GND要避免形成環(huán)路;IC同側(cè)引腳的相同功能引腳的GND走線要連接在一起到IC-GND,;IC-控制中心的gnd要求單點(diǎn)接地,。