便攜式系統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源PCB排版技術(shù)設(shè)計(jì)方案

當(dāng)今, 由于開(kāi)關(guān)電源會(huì)產(chǎn)生電磁波而影響到其電子產(chǎn)品的正常工作，則正確的電源PCB排版技術(shù)就變得非常重要。

許多情況下，一個(gè)在紙上設(shè)計(jì)得非常完美的電源可能在初次調(diào)試時(shí)無(wú)法正常工作，原因是該電源的PCB排版存在著許多問(wèn)題.例如,對(duì)一個(gè)消費(fèi)類(lèi)電子設(shè)備上的降壓式開(kāi)關(guān)電源原理圖來(lái)說(shuō),設(shè)計(jì)人員應(yīng)能夠在此線路圖上區(qū)分功率電路中元器件和控制信號(hào)電路中元器件,但如果設(shè)計(jì)者將這電源中所有的元器件當(dāng)作數(shù)字電路中的元器件一樣來(lái)處理，則問(wèn)題會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。開(kāi)關(guān)電源PCB排版與數(shù)字電路PCB排版完全不一樣。在數(shù)字電路排版中，許多數(shù)字芯片可以通過(guò)PCB軟件來(lái)自動(dòng)排列且芯片之間的連接線可以通過(guò)PCB軟件來(lái)自動(dòng)連接。用自動(dòng)排版方式所排版出的開(kāi)關(guān)電源肯定無(wú)法正常工作。所以，設(shè)計(jì)人員需要掌握和了解正確的開(kāi)關(guān)電源PCB排版技術(shù)規(guī)則。

開(kāi)關(guān)電源PCB排版技術(shù)規(guī)則

旁路瓷片電容器的電容量不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感量應(yīng)該盡量減小。多個(gè)電容器并聯(lián)能改善電容的高頻阻抗特性。

當(dāng)一個(gè)電容器工作頻率在fo以下時(shí)，電容阻抗Zc隨頻率的上升而減小;當(dāng)電容器工作頻率在fo以上時(shí)，電容阻抗Zc會(huì)變得像電感阻抗一樣隨頻率的上升而增加;當(dāng)電容器工作頻率接近fo時(shí)，電容阻抗就等于它的等效串聯(lián)電阻(RESR)。

電解電容器一般都有很大電容量和很大等效串聯(lián)電感。由于它的諧振頻率很低，所以只能使用在低頻濾波上。鉭電容器一般都有較大電容量和較小等效串聯(lián)電感，因而它的諧振頻率會(huì)高于電解電容器，并能使用在中高頻濾波上。瓷片電容器電容量和等效串聯(lián)電感一般都很小，因而它的諧振頻率遠(yuǎn)高于電解電容器和鉭電容器，所以能使用在高頻濾波和旁路電路上。由于小電容量瓷片電容器的諧振頻率會(huì)比大電容量瓷片電容器的諧振頻率要高，因此在選擇旁路電容時(shí)不能光選用電容值過(guò)高的瓷片電容器。為了改善電容的高頻特性，多個(gè)不同特性的電容器可以并聯(lián)起來(lái)使用.圖1(a)是多個(gè)不同特性的電容器并聯(lián)后改善的阻抗效果。通過(guò)分析就不難理解此排版規(guī)則的重要了。圖1(b)顯示了在一個(gè)PCB上輸入電源(VIN)至負(fù)載(RL)的不同走線方式。為了降低濾波電容器(C)的ESL，電容器引腳的引線長(zhǎng)度應(yīng)盡量減短：而VIN 正極至及RL 和VIN負(fù)極至RL的走線應(yīng)盡量靠近。

圖1(a) 多個(gè)電容器并聯(lián)可改善阻抗特性 圖1(b) 濾波電路PCB走線方式A差，B好

電感的寄生并聯(lián)電容量應(yīng)該盡量減小,電感引腳之間的距離越遠(yuǎn)越好

圖2(a)中的電流環(huán)路類(lèi)似于只有一圈線圈繞組的電感?？梢钥吹礁哳l率交流電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)B(t)會(huì)環(huán)繞在此環(huán)路的外部和內(nèi)部。如果高頻交流電流環(huán)路面積(Ac)很大，就會(huì)在此環(huán)路的內(nèi)外部產(chǎn)生很大的電磁干擾。

圖2(a) 為電流環(huán)路類(lèi)似于只有一圈線圈繞組的電感

當(dāng)一個(gè)電感工作頻率在fo以下時(shí)，電感阻抗隨頻率的上升而增加;當(dāng)電感工作頻率在fo以上時(shí)，電感阻抗隨頻率的上升而減小;當(dāng)電感工作頻率接近fo時(shí)，電感阻抗就等于它的等效并聯(lián)電阻(REPR)。

在開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用中電感的等效并聯(lián)電容(CP)應(yīng)該控制得越小越好。同時(shí)必須注意同一電感量的電感會(huì)由于線圈結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生不同的等效并聯(lián)電容值(CP)。
　　
圖2(b)就顯示了同一電感量的電感在二種不同的線圈結(jié)構(gòu)下不同的等效并聯(lián)電容值。
　　
圖2(b) 中第一種電感的五圈繞組是按順序繞制。這種線圈結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的等效并聯(lián)電容值(CP )是單組線圈等效并聯(lián)電容值(C)的五分之一。圖2(b)中第二種電感的五圈繞組是按交叉順序繞制。其中繞組#4和#5放置在繞組#1#2#3之間而繞組#1和#5非?？拷?這種線圈結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的等效并聯(lián)電容值(Cp)是單組線圈等效并聯(lián)電容值(C)的兩倍。

可以看到，相同電感量的兩種電感的等效并聯(lián)電容值居然相差達(dá)十倍。在高頻濾波上如果一個(gè)電感的等效并聯(lián)電容值太大，高頻噪音就會(huì)很容易地通過(guò)它的并聯(lián)電容而直接流到負(fù)載上。這樣的電感也就失去了它的高頻濾波功能。

圖2(b) 不同線圈結(jié)構(gòu)造成不同等效并聯(lián)電容值