【導(dǎo)讀】由于開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾會影響到其電子產(chǎn)品的正常工作，正確的開關(guān)電源PCB排版就變得非常重要。許多情況下，一個在紙上設(shè)計得非常完美的電源可能在初次調(diào)試時無法正常工作，原因是該電源的PCB布線存在著許多問題。本文將詳細(xì)討論開關(guān)電源PCB布線的基本要點，并舉出一些實用的PCB排版布線的例子，供大家學(xué)習(xí)參考。
為了適應(yīng)電子產(chǎn)品飛快的更新?lián)Q代節(jié)奏，產(chǎn)品設(shè)計工程師更傾向于選擇在市場上很容易采購到的AC／DC適配器，并把多組直流電源直接安裝在系統(tǒng)的線路板上。由于開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾會影響到其電子產(chǎn)品的正常工作，正確的電源PCB排版就變得非常重要。根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)了8點開關(guān)電源PCB排版的基本要點。
開關(guān)電源PCB布線的8個要點總結(jié)：
1)旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應(yīng)盡量小，多個電容并聯(lián)能改善電容的阻抗特性；
2)電感的寄生并聯(lián)電容應(yīng)盡量小，電感引腳焊盤之間的距離越遠(yuǎn)越好；
3)避免在地層上放置任何功率或信號走線；
4)高頻環(huán)路的面積應(yīng)盡可能減小；
5)過孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的路徑；
6)系統(tǒng)板上一小同電路需要不同接地層，小同電路的接地層通過單點與電源接地層相連接；
7)控制芯片至上端和下端場效應(yīng)管的驅(qū)動電路環(huán)路要盡量短；
8)開關(guān)電源功率電路和控制信號電路元器件需要連接到小同的接地層，這二個地層一般都是通過單點相連接。
開關(guān)電源PCB排版與數(shù)字電路PCB排版完全不一樣。在數(shù)字電路排版中，許多數(shù)字芯片可以通過PCB軟件來自動排列，且芯片之間的連接線可以通過PCB軟件來自動連接。用自動排版方式排出的開關(guān)電源肯定無法正常工作。所以，設(shè)計人員需要對開關(guān)電源PCB排版基本規(guī)則和開關(guān)電源工作原理有一定的了解。下面將為大家詳解。
開關(guān)電源PCB排版基本要點詳解（挑選了幾點，其余詳解大家可詳見：http://bbs.cntronics.com/thread-232232-1-1.html）
電容高頻濾波特性
圖1是電容器基本結(jié)構(gòu)和高頻等效模型。
[page]
電容的基本公式是
式(1)顯示，減小電容器極板之間的距離(d)和增加極板的截面積(A)將增加電容器的電容量。電容通常存在等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)二個寄生參數(shù)。
圖2是電容器在不同工作頻率下的阻抗(Zc)。
當(dāng)電容器工作頻率接近fo時，電容阻抗就等于它的等效串聯(lián)電阻(RESR)。
[page]
電解電容器一般都有很大的電容量和很大的等效串聯(lián)電感。由于它的諧振頻率很低，所以只能使用在低頻濾波上。鉭電容器一般都有較大容量和較小等效串聯(lián)電感，因而它的諧振頻率會高于電解電容器，并能使用在中高頻濾波上。瓷片電容器電容量和等效串聯(lián)電感一般都很小，因而它的諧振頻率遠(yuǎn)高于電解電容器和鉭電容器，所以能使用在高頻濾波和旁路電路上。由于小電容量瓷片電容器的諧振頻率會比大電容量瓷片電容器的諧振頻率要高，因此，在選擇旁路電容時不能光選用電容值過高的瓷片電容器。為了改善電容的高頻特性，多個不同特性的電容器可以并聯(lián)起來使用。圖3是多個不同特性的電容器并聯(lián)后阻抗改善的效果。
電源排版基本要點1：旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應(yīng)盡量小，多個電容器并聯(lián)能改善電容的高頻阻抗特性。
圖4顯示了在一個PCB上輸入電源(Vin)至負(fù)載(RL)的不同走線方式。為了降低濾波電容器(C)的ESL，其引線長度應(yīng)盡量減短；而Vin。正極至RL和Vin負(fù)極至R1的走線應(yīng)盡量靠近。
[page]
高頻環(huán)路
開關(guān)電源中有許多由功率器件所組成的高頻環(huán)路，如果對這△環(huán)路處嬋得不好的話，就 會對電源的正常工作造成很大影響。為了減小高頻路所產(chǎn)生的電磁波噪音，該環(huán)路的面積應(yīng)該控制得非常小。如圖l1(a)所示，高頻電流環(huán)路面積很大，就會在環(huán)路的內(nèi)部和外部產(chǎn)生很強的電磁于擾。同樣的高頻電流，當(dāng)環(huán)路面積設(shè)計得非常小時，如圖11(b)所示，環(huán)路內(nèi)部和外部電磁場互相抵消，整個電路會變得非常安靜。
電源排版基本要點4：高頻環(huán)路的面積應(yīng)盡可能減小。
[page]
過孔和焊盤放置
許多設(shè)計人員喜歡在多層PCB卜放置很多過孔(VIAS)。但是，必須避免在高頻電流返同路徑上放置過多過。否則，地層上高頻電流走線會遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過孔的活，過孔之間可以留出一空間讓高頻電流順利通過，圖12顯示了過孔放置方式。
電源排版基本要點5過孔放置不應(yīng)破壞高頻電流在地層上的流經(jīng)。
設(shè)計者同時應(yīng)注意不同焊盤的形狀會產(chǎn)生不同的串聯(lián)電感。下圖顯示了幾種焊盤形狀的串聯(lián)電感值。
旁路電容(Decouple)的放置也要考慮到它的串聯(lián)電感值。旁路電容必須是低阻抗和低ESL乩的瓷片電容。但如果一個高品質(zhì)瓷片電容在PCB上放置的方式不對，它的高頻濾波功能也就消失了。下圖顯示了旁路電容正確和錯誤的放置方式。
[page]
電源直流輸出
許多開關(guān)電源的負(fù)載遠(yuǎn)離電源的輸出端口。為了避免輸出走線受電源自身或周邊電子器件所產(chǎn)生的電磁下擾，輸出電源走線必須像圖(b)那樣靠得很近，使輸出電流環(huán)路的面積盡可能減小。
地層在系統(tǒng)板上的分隔
新一代電子產(chǎn)品系統(tǒng)板上會同時有模擬電路、數(shù)字電路、開關(guān)電源電路。為了減小開關(guān)電源噪音對敏感的模擬和數(shù)字電路的影響，通常需要分隔不同電路的接地層。如果選用多層PCB，不同電路的接地層可由不同PCB板層來分隔。如果整個產(chǎn)品只有一層接地層，則必須像圖中那樣在單層中分隔。無論是在多層PCB上進行地層分隔還是在單層PCB 上進行地層分隔，不同電路的地層都應(yīng)該通過單點與開關(guān)電源的接地層相連接。
電源PCB排版基本要點6：系統(tǒng)板上不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過單點與電源接地層相連接。
由于更多的“電源PCB排版基本要點詳解與實例講解”篇幅過大，想要了解全面的大家可以下載附件學(xué)習(xí)：http://bbs.cntronics.com/thread-232232-1-1.html
電源01.jpg)
