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开关电源的PCB规划
时间:2020-11-05 08:10:00 点击次数:812

所有开关电源规划的最后一步便是印制电路板(PCB)的线路规划。如果这部分规划不妥,PCB 也会使电源作业不稳定,发射出过量的电磁搅扰。PCB 规划是开关电源研制过程中极为重要的过程和环节,关系到开关电源能否正常作业,出产是否顺利进行,运用是否安全等问题。跟着开关电源产品越来越趋向高速、宽带、高灵敏度、高密布度和小型化,带来了开关电源PCB 规划的EMC 电磁兼容性问题。本文介绍了开关电源PCB 的规划流程,提出了开关电源PCB 的接地规划。

  印制线路板(PCB)是电子产品中电路元件和器材的支撑件,它提供电路元件和器材之间的电气衔接,它是各种电子设备最基本的组成部分,它的功用直接关系到电子设备质量的好坏。如果这部分规划不妥,会使电源作业不稳定,发射出过量的电磁搅扰(EMI)。PCB 规划是开关电源研制过程中极为重要的过程和环节,关系到开关电源能否正常作业,出产是否顺利进行,运用是否安全等问题。跟着功率半导体器材的发展和开关技能的进步,开关电源的开关频率与功率密度变得越来越高。然而,开关电源开关频率不断提高和功率密度不断增大使开关电源内部的电磁环境日趋复杂,带来了开关电源PCB 规划的EMC 电磁兼容性问题。

  一、开关电源PCB 的规划流程

  每个开关电源一般都包含三个沟通回路:电源开关沟通回路、输入整流回路、输出整流回路。这些沟通回路电流中谐波成分很高,其频率远大于开关频率,峰值起伏很高。这三个回路最简单发生电磁搅扰,因而有必要在电源中其它印制线布线之前先布好这些沟通回路,每个回路的首要元件如:滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应相互相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽或许短。因而,最佳规划流程如下:放置变压器;规划电源开关电流回路;规划输出电流回路;规划控制电路;规划输入电流回路。

  二、PCB 与EMC

  1.PCB 尺寸。PCB 尺寸过大时,印制线长,阻抗添加,抗噪声才能下降,本钱也添加;过小则散热不好,且附近线条易受搅扰。电路板的最佳形状矩形,长宽比为3:2或4:3。

  2.确认PCB 的层数。依据电源、地的种类、信号线的密布程度、信号频率、特殊布线要求的信号数量、周边要素、本钱价格等方面的综合因素来确认PCB 板的层数。要满足EMC 的严厉指标而且考虑制造本钱,恰当添加地平面是PCB 的EMC 规划最好的方法之一。对电源层而言,一般经过内电层切割能满足多种电源的需求,但若需求多种电源供电,且相互交织,则有必要考虑选用两层或两层以上的电源平面。对信号层而言,除了考虑信号线的走线密布度外,从EMC 的视点,还需求考虑要害信号(如时钟、驱动信号等)的屏蔽或阻隔,以此确认是否添加相应层数。因而,开关电源中的PCB,如果本钱允许,在PCB 规划时尽量不挑选单面板或双面板,而挑选多层板。

  3.PCB 上元器材的布局和走线准则。首先,对PCB 板进行空间切割,下降PCB 上不同类型的元器材之间相互搅扰。空间切割的施行方法便是对元器材进行分组,能够依据电压高低、数字器材或模仿器材、高速器材或低速器材以及电流大小等特色,对电路板上的不同单元进行功用分组,每个功用组的元器材相互紧凑的放置在一起以便得到最短的线路长度和最佳的功用特性。高压、大功率器材与低压、小功率器材应保持必定间距,尽量分开布线。通用准则如下:低电平信号线不能接近高电平信号线,包含能发生瞬变的信号;将模仿电路和数字电路分开,避免模仿电路、数字电路和电源公共回线发生公共阻抗耦合;安排电路时要使得信号线长度尽量小;保证相邻板之间、同一板相邻层面之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线;在每个IC 的电源和地之间都应当有去耦电容,这些去耦电容应该尽或许的接近IC 引脚,这将有助于滤除IC 的开关噪声;电磁搅扰滤波器要尽或许接近搅扰源;电源开关元件和整流器应尽或许接近变压器放置,以使其导线长度最小;尽或许接近整流二极管放置调压元件和滤波电容器;对噪声灵敏的布线不要与大电流,高速开关线平行,比方开关器材的驱动信号。此外,还应留意以下三点:在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会发生较大火花放电,有必要选用RC 吸收电路来吸收放电电流。一般R 取1-2kΩ,C 取2.2-4.7μF;CMOS 的输入阻抗很高,且易受搅扰,因而在运用时对不必端要经过电阻接地或接正电源;在电源或高压电路中走线之间留有满足爬电间隔是安全的重要因素,一般爬电间隔为500V/1mm。在高湿润环境和高电压运用下,能够采取走线间挖槽增强耐压。

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