鉅大鋰電 | 點擊量：0次 | 2020年05月25日
開關(guān)電源PCB設(shè)計相關(guān)經(jīng)驗分享
各位電子工程師想必都了解，設(shè)計時，pCB設(shè)計占據(jù)很重要的地位。以電源為例，pCB設(shè)計會直接影響電源的EMC性能、輸出噪聲、抗干擾能力，甚至是基本功能。電源部分的pCB布線與其他硬件稍有不同，該如何設(shè)計？本文為你揭秘。
間距
關(guān)于高電壓產(chǎn)品必須要考慮到線間距。能滿足相應(yīng)安規(guī)要求的間距當然最好，但很多時候關(guān)于不要認證，或沒法滿足認證的產(chǎn)品，間距就由相關(guān)經(jīng)驗決定了。多寬的間距合適？必須考慮生產(chǎn)量否保證板面清潔、環(huán)境濕度、其他污染等情況如何。
關(guān)于市電輸入，即使能保證板面清潔、密封，MOS管漏源極間接近600V，小于1mm事實上也比較危險了！
板邊緣的元器件
在pCB邊沿的貼片電容或其他易損壞的器件，在放置時必須考慮pCB分板方向，如圖是各種放置方法時，器件受到的應(yīng)力大小比較。
圖1分板時器件受到的應(yīng)力比較
由此可以看出，器件應(yīng)遠離并平行于分板邊緣，否則可能因為pCB分板導(dǎo)致元器件受損。
環(huán)路面積
無論是輸入或是輸出、功率環(huán)路或信號環(huán)路，應(yīng)盡可能的小。功率環(huán)路發(fā)射電磁場，將導(dǎo)致較差的EMI特性或較大的輸出噪聲；同時，若被控制環(huán)接收，很可能引起異常。
另一方面，若功率環(huán)路面積較大，其等效寄生電感也會增大，可能新增漏極噪聲尖峰。
關(guān)鍵走線
因di/dt用途，必須減小動態(tài)節(jié)點處電感，否則會出現(xiàn)較強的電磁場。若要減小電感，重要是要減少布線的長度，新增寬度用途較小。
信號線
關(guān)于整個控制部分，布線時應(yīng)考慮將其遠離功率部分。若因其他限制兩者靠得較近，不應(yīng)將控制線與功率線并行，否則可能導(dǎo)致電源工作異常、震蕩。
另外若控制線很長，應(yīng)該將來回的一對線的靠近，或?qū)⒍咧糜趐CB的兩個面上并正對著，從而減小其環(huán)路面積，防止被功率部分的電磁場干擾。如圖2說明了A、B兩點間，正確與錯誤的信號線布線方法。
圖2正確與錯誤的信號線布線方法。
當然，信號線上應(yīng)盡量減少用于連接的過孔！
鋪銅
有的時候鋪銅是完全沒有必要的，甚至應(yīng)該防止。若銅面積足夠大且其電壓不斷變化，一方面它可能作為天線,向周圍輻射電磁波；另一方面它又很容易拾起噪聲。
通常只允許在靜態(tài)節(jié)點鋪銅，例如對輸出端“地”節(jié)點鋪銅，可以等效新增輸出電容，濾除一些噪聲信號。
映射
關(guān)于一個回路，可以在pCB的一面進行鋪銅，它會根據(jù)pCB另一面的布線自動映射，使這個回路的阻抗最小。這就好像一組不同阻抗值的阻抗并聯(lián)，電流會自動選擇阻抗最小的路徑流過相同。
事實上可以在控制部分電路的一面進行連線，而在另一面對“地”節(jié)點鋪銅，兩個面間通過過孔連接。
輸出整流二極管
輸出整流二極管若離輸出端比較近，不應(yīng)將其與輸出平行放置。否則二極管處出現(xiàn)的電磁場將穿入電源輸出與外接負載形成的環(huán)路，使測得的輸出噪聲增大。
圖3正確與錯誤的二極管放置方向
地線
地線的布線必須非常小心，否則可能引起EMS、EMI性能和其他性能變差。關(guān)于開關(guān)電源pCB的“地”，至少做到以下兩點：（1）功率地和信號地，應(yīng)單點連接；（2）不應(yīng)有存在地環(huán)路。
Y電容
輸入輸出經(jīng)常會接入Y電容，有時因某些原因，可能無法將其掛在輸入電容地上，此時切記，一定要接在靜態(tài)節(jié)點，如高壓端。
其他
實際電源pCB設(shè)計時，可能還要考慮其他一些問題，例如“壓敏電阻應(yīng)緊靠被保護電路”、“共模電感應(yīng)新增放電齒”、“芯片VCC供電處應(yīng)新增瓷片電容”等等。另外，是否需特殊處理，如銅箔、屏蔽等，在pCB設(shè)計階段也是要考慮的。
有時往往會遇到多個原則相互沖突的情況，滿足其中一個就滿足不了其他的，這是要工程師應(yīng)用已有的相關(guān)經(jīng)驗，根據(jù)實際項目需求，確定最合適的布線了！
總結(jié)
為打造高穩(wěn)定的產(chǎn)品，在硬件設(shè)計中要的設(shè)計細節(jié)是很多的，本文僅是介紹硬件中的最為常見的電源設(shè)計。為使整體產(chǎn)品或系統(tǒng)擁有穩(wěn)定、可靠的供電，大部分工程師會選擇電源模塊作為系統(tǒng)供電的基礎(chǔ)。
致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊已有近20年的行業(yè)積累，目前產(chǎn)品具有寬輸入電壓范圍，隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多個系列，封裝形式多樣，兼容國際標準的SIp、DIp等封裝。同時致遠電子為保證電源產(chǎn)品性能建設(shè)了行業(yè)內(nèi)一流的測試實驗室，配備最先進、齊全的測試設(shè)備，全系列隔離DC-DC電源通過完整的EMC測試，靜電抗擾度高達4KV、浪涌抗擾度高達2KV，可應(yīng)用于絕大部分復(fù)雜惡劣的工業(yè)現(xiàn)場，為用戶供應(yīng)穩(wěn)定、可靠的電源隔離解決方法。
