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開關(guān)電源的布局技巧

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年05月18日  

當(dāng)設(shè)計高頻開關(guān)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(xiàn)的問題,通常在大電流時顯現(xiàn)出來,并且在輸入和輸出電壓之間的壓差較大時更加明顯。一些重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(diào)節(jié)能力的下降,在輸出和開頭波形上的額外噪聲,以及不穩(wěn)定性。應(yīng)用下面的幾個簡單原則就可以把這類問題最小化。


電感器


盡量使用低EMI(ElectroMagneticInterference)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。假如開口磁芯(opencores)具有較低的EMI特性,并且離低功率導(dǎo)線和元件較遠,也可以使用。假如使用開口磁芯,使磁芯的兩極與pCB板垂直也是一個好主意。棒狀磁芯(stickcores)通常用來消除大部分不要的噪聲。


反饋


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。有時要在這兩種方法之間折衷一下,但使反饋線遠離電感器的EMI和其它噪聲源是兩者當(dāng)中更關(guān)鍵的一條。在pCB上使反饋線位于與電感器相對的一側(cè),并且中間用接地層分開。


濾波電容器


當(dāng)使用小容量瓷質(zhì)輸入濾波電容器時,它應(yīng)該盡可能*近IC的VIN引腳。這將消除盡可能多的線路電感影響,給內(nèi)部IC線路一個更干凈的電壓源。一些設(shè)計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(wěn)定性的原因。在這種情況下,它的位置也應(yīng)該盡量*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(effectiveantenna)。


補償


假如為了穩(wěn)定性,要加入外部補償元件,它們也應(yīng)該盡量*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(yīng)該離電感器太近。


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(biāo)準(zhǔn)pCB板上,最好使走線的每安絕對最小寬度為15mil(0.381mm)。電感器、輸出電容器和輸出二極管應(yīng)該盡可能*在一起。這樣可以幫助減少在大開關(guān)電流流過它們時,由電源走線引起的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,這些都會出現(xiàn)電壓誤差。IC的接地、輸入電容器、輸出電容器和輸出二極管(假如有的話)應(yīng)該一起直接連接到一個接地面。最好在pCB的兩面都設(shè)置接地面。這樣會減少接地環(huán)路誤差和吸收更多的由電感器出現(xiàn)的EMI,從而減少了噪聲。關(guān)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(qū)域)和信號面(反饋和補償元件所在的區(qū)域)以提高性能。在多層板上,要使用通孔把走線和不同的面連接起來。假如走線要從一個面?zhèn)鬏斠粋€較大的電流到另一個面,每200mA電流使用一個標(biāo)準(zhǔn)通孔,是一個良好的習(xí)慣。


排列元件,使得開頭電流環(huán)同方向旋轉(zhuǎn)。根據(jù)開頭調(diào)節(jié)器的運行方式,有兩種功率狀態(tài)。一個狀態(tài)是當(dāng)開頭閉合時,另一個狀態(tài)是當(dāng)開頭斷開時。在每種狀態(tài)期間,將由當(dāng)前導(dǎo)通的功率器件出現(xiàn)一個電流環(huán)。排列功率器件,以使每種狀態(tài)期間電流環(huán)的導(dǎo)通方向相同。這會防止兩個半環(huán)之間的走線出現(xiàn)磁場反轉(zhuǎn),并可減少EMI的放射。


散熱


當(dāng)使用表貼功率IC或外部功率開關(guān)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(guān)使用pCB散熱的信息。這通??梢允∪ネ饧拥纳嵫b置。


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