開關電源設計 -PCB布局注意事項


對於開關電源布局布線注意事項,許多關注高速先生的網友在上期問答環節和我們積極互動。那么接下來兩期我就和大家分享一下平時我們在PCB設計中對於開關電源布局布線的注意事項。

開關電源布局注意事項


首先還是借用眾多高速先生粉絲所提到的優先觀點,不管是布局還是布線優先參考芯片datasheet,一般手冊中都會給出layout guide指導,如下圖1所示:

 
圖1 :某電源芯片layout guide


有了設計指導參考以后,貌似layout 工程師剩下就是看圖設計?哈哈,當你的單板設計變成圖2所示(很多時候我們單板空間有限,資料不是時時都能准備齊全的):

 
圖2:結構限制單板空間不足


這時我們又該怎么去權衡我們的設計?在平常設計開關電源時還是有一些設計經驗可循的(特殊非常規類開關電源設計,一定要按datasheet設計)。

第一步:確定開關電源模塊在PCB板上的位置,開關是一個強烈的EMI輻射源,應遠離時鍾、接口等敏感器件擺放,然后盡量的靠近我們的用電端,同時考慮散熱和裝配性等因素。

第二步:確定原理框圖中主電源通道,地的區別(電源地 、信號地、其他信號地)如下圖3所示:主電流通道(紅色);地的區別(玫紅色和青綠色) ;反饋通道(藍色)

 
圖3 


第三步:確定原理框圖中各個部分的核心器件:輸入濾波、開關管、控制電路、輸出濾波器件的擺放。

1.開關管:布局緊湊,布局考慮大電流通道,輸入輸出的地能夠直接相連。
2. 輸入濾波:緊靠開關管,確保能做到大電流先濾波再進入開關管。
3. 輸出濾波:緊靠開關管,確保大電流先濾波再進入單板平面。
4. 輸入輸出回路:MOS管回路,續流管回路要盡量小。
5. 控制電路:
(1)控制電路的比較電路,靠近控制芯片擺放;
(2)控制電路的采樣電路,采樣電阻放在輸出濾波與比較電路的中間,布局時保證采樣電路盡量靠近芯片管腳,靠近比較電路;
(3)控制電路本身的濾波網絡,電容盡量靠近相應管腳;且相關控制信號器件也盡量靠近芯片。

下面我們來看看我們設計中常見到的開關電源的布局應用:

 
圖4-1:原理圖
 
圖4-2:布局展示


此類電源在我們單板很常見吧!接下來我們看看下面的原理圖和布局展示:

 
圖5-1:原理圖
 
圖5-2:布局展示


是不是很熟悉的感覺,其實就是之前劉工講解的那個原理圖。從“IPC” 2016 PCB設計大賽中選取的!對於我們常見的開關電源的舉例我們就先介紹到這里,對於復雜的電源轉換( PMU  Charger  超高功耗模塊等 )如果大家有興趣,后期可以和大家繼續分享。


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