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开关电源PCB设计要点

2017-03-29 18:07 来源:ZLG致远电子 作者:电源网

在开关电源设计中,PCB设计是非常关键的一步,它对电源的性能,EMC要求,可靠性,可生产性都影响很大。随着电子技术的发展,开关电源的体积越来越小,工作频率也越来越高,内部器件的密集度也越来越高,这对PCB布局布线的抗干扰要求也越来越严,合理的,科学的PCB设计会让你的工作事半功倍。

1、布局要求

PCB布局是比较讲究的,不是说随便放上去,挤得下就完事的。一般PCB布局要遵循几点:

1)布局的首要原则是保证布线的布通率,移动器件时注意飞线的连接,把有连线关系的器件放在一起。

2)以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB电路板上,这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接;振荡电路,滤波去耦电容要紧靠近IC,地线要短,如图1所示。

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3)放置器件时要考虑以后的焊接和维修,两个高度高的元件之间尽量避免放置矮小的元件,如图2所示,这样不利于生产和维护,元件之间最好也不要太密集,但是随着电子技术的发展,现在的开关电源越来越趋于小型化和紧凑化,所以就需要平衡好两者之间的度了,既要方便焊装与维护又要兼顾紧凑。还有就是要考虑实际的贴片加工能力,按照IPC-A-610E的标准,考虑元件侧面偏移的精度,不然容易造成元件之间连锡,甚至由于元件偏移造成元件距离不够。

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4)光电耦合器件和电流采样电路,容易被干扰,应远离强电场、强磁场器件,如大电流走线、变压器、高电位脉动器件等。

5)元件布局的时候,要优先考虑高频脉冲电流和大电流的环路面积,尽可能地减小,以抑制开关电源的辐射干扰。如图3所示的几个电流环路是需要特别注意的。

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6)高频脉冲电流流过的区域要远离输入、输出端子,使噪声源远离输入、输出口,有利于提高EMC性能。

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如图4所示,左图变压器离入口太近,电磁的辐射能量直接作用于输入输出端,因此,EMI测试不通过。改为右边的方式后,变压器远离入口,电磁的辐射能量距输入输出端距离加大,效果改善明显,EMI测试通过。

7)发热元件(如变压器,开关管,整流二极管等)的布局要考虑散热的效果,使得整个电源的散热均匀,对温度敏感的关键元器件(如IC)应远离发热元件,发热较大的器件应与电解电容等影响整机寿命的器件有一定的距离。

8)布板时要注意底面元件的高度。例如对于灌封的DC-DC电源模块来说,因为DC-DC模块本身体积就比较小,如果底面元件的高度四边不平衡,灌封的时候会出现两边引脚高度一边高一边低的现象。

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9)布局的时候要注意控制引脚的抗静电能力,相应的电路元件之间的距离要足够,例如Ctrl引脚(低电平关断),其电路不像输入、输出端那样具有电容滤波,所以抗静电能力是整个模块最弱的,一定要确保有足够的安全间距。

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