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敘PCB布局技術咋樣設計能優(yōu)化開關電源

來源:東莞市成良智能科技   發(fā)布時間:2019-12-06   點擊量:978



本文從開關電源PCB的布局出發(fā),來介紹一下。
在規(guī)劃開關電源布局時,首先要考慮的是兩個開關電流環(huán)路的物理環(huán)路區(qū)域。雖然在電源模塊中這些環(huán)路區(qū)域基本看不見,但是了解這兩個環(huán)路各自的電流路徑仍很重要,因為它們會延至模塊以外。

內部電感器中存儲的能量流經輸出旁路電容器和低端,最后返回GND。兩個環(huán)路互不重疊的區(qū)域(包括環(huán)路間的邊界),即為高di/dt電流區(qū)域。在向轉換器提供高頻電流以及使高頻電流返回其源路徑的過程中,輸入旁路電容器起著關鍵作用。

輸出旁路電容器(Co1)雖然不會帶來較大交流電流,但卻會充當開關噪聲的高頻濾波器。鑒于上述原因,在模塊上輸入和輸出電容器應該盡量靠近各自的VIN和VOUT引腳放置。
開關電源之PCB布局中的電感降至最低,有以下兩大好處。第一,通過促進能量在Cin1與CO1之間的傳輸來提高元件性能。這將確保模塊具有良好的高頻旁路,將高di/dt電流產生的電感式電壓峰值降至最低。同時還能將器件噪聲和電壓應力降至最低,確保其正常操作。第二,最大化降低EMI。

連接更少寄生電感的電容器,就會表現出對高頻率的低阻抗特性,從而減少傳導輻射。建議使用陶瓷電容器(X7R或X5R)或其他低ESR型電容器。只有將額外的電容放在靠近GND和VIN端時,添加的更多的輸入電容才能發(fā)揮作用。模塊經過獨特設計,本身即具有低輻射和傳導EMI,而遵循本文介紹的開關電源之PCB布局指導方針,將獲得更高性能?;芈冯娏鞯穆窂揭?guī)劃常被忽視,但它對于優(yōu)化開關電源設計卻起著關鍵作用。

反饋電阻也應放置在盡可能靠近模塊FB(反饋)引腳的位置上。要將此高阻抗節(jié)點上的潛在噪聲提取值降至最低,令FB引腳與反饋電阻中間抽頭之間的走線盡可能短是至關重要的??捎玫难a償組件或前饋電容器應該放置在盡可能靠近上層反饋電阻的位置上。

散熱設計建議
模塊的緊湊布局在電氣方面帶來好處的同時,對散熱設計造成了負面影響,等值的功率要從更小的空間耗散掉。開關電源模塊封裝的背面設計了一個單獨的大的裸焊盤,并以電氣方式接地。該焊盤有助于從內部(通常產生大部分熱量)到開關電源之PCB間提供極低的熱阻抗。


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