开关电源设计 -PCB布局注意事项

来源:一博自媒体 时间:2017-1-17 类别:微信自媒体

文 | 肖勇超  一博科技高速先生团队队员

对于开关电源布局布线注意事项,许多关注高速先生的网友在上期问答环节和我们积极互动。那么接下来两期我就和大家分享一下平时我们在PCB设计中对于开关电源布局布线的注意事项。

开关电源布局注意事项

首先还是借用众多高速先生粉丝所提到的优先观点,不管是布局还是布线优先参考芯片datasheet,一般手册中都会给出layout guide指导,如下图1所示:
 
图1 :某电源芯片layout guide

有了设计指导参考以后,貌似layout 工程师剩下就是看图设计?哈哈,当你的单板设计变成图2所示(很多时候我们单板空间有限,资料不是时时都能准备齐全的):
 
图2:结构限制单板空间不足

这时我们又该怎么去权衡我们的设计?在平常设计开关电源时还是有一些设计经验可循的(特殊非常规类开关电源设计,一定要按datasheet设计)。

第一步:确定开关电源模块在PCB板上的位置,开关是一个强烈的EMI辐射源,应远离时钟、接口等敏感器件摆放,然后尽量的靠近我们的用电端,同时考虑散热和装配性等因素。

第二步:确定原理框图中主电源通道,地的区别(电源地 、信号地、其他信号地)如下图3所示:主电流通道(红色);地的区别(玫红色和青绿色) ;反馈通道(蓝色)
 
图3 

第三步:确定原理框图中各个部分的核心器件:输入滤波、开关管、控制电路、输出滤波器件的摆放。

1.开关管:布局紧凑,布局考虑大电流通道,输入输出的地能够直接相连。
2. 输入滤波:紧靠开关管,确保能做到大电流先滤波再进入开关管。
3. 输出滤波:紧靠开关管,确保大电流先滤波再进入单板平面。
4. 输入输出回路:MOS管回路,续流管回路要尽量小。
5. 控制电路:
(1)控制电路的比较电路,靠近控制芯片摆放;
(2)控制电路的采样电路,采样电阻放在输出滤波与比较电路的中间,布局时保证采样电路尽量靠近芯片管脚,靠近比较电路;
(3)控制电路本身的滤波网络,电容尽量靠近相应管脚;且相关控制信号器件也尽量靠近芯片。

下面我们来看看我们设计中常见到的开关电源的布局应用:
 
图4-1:原理图
 
图4-2:布局展示

此类电源在我们单板很常见吧!接下来我们看看下面的原理图和布局展示:
 
图5-1:原理图
 
图5-2:布局展示

是不是很熟悉的感觉,其实就是之前刘工讲解的那个原理图。从“IPC” 2016 PCB设计大赛中选取的!对于我们常见的开关电源的举例我们就先介绍到这里,对于复杂的电源转换( PMU  Charger  超高功耗模块等 )如果大家有兴趣,后期可以和大家继续分享。


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