淺談開關電源PCB設計

關于開關電源的研發，pCB設計占據很緊要的地位。一個差的pCB，EMC性能差、輸出噪聲大、抗干擾能力弱，甚至連基本功能都有缺陷。

與其他硬件電路pCB稍有不同，開關電源pCB有一些自身的特點。本文將結合工程相關經驗，簡單談一談開關電源pCB布線的一些最基本的原則。

1、間距

關于高電壓產品非得要考慮到線間距。能滿足相應安規要求的間距當然最好，但很多時候關于不要認證，或沒法滿足認證的產品，間距就由相關經驗決定了。多寬的間距適宜？非得考慮加工量否保證板面清潔、環境濕度、其他污染等情況要怎么樣。

關于市電輸入，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！

2、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，在放置時非得考慮pCB分板方向，如圖是各種放置辦法時，器件受到的應力大小比較。

圖1分板時器件受到的應力比較

由此可以看出，器件應遠離并平行于分板邊緣，否則可能因為pCB分板導致元器件受損。

3、環路面積

無論是輸入或是輸出、功率環路或信號環路，應盡可能的小。功率環路發射電磁場，將導致較差的EMI特性或較大的輸出噪聲；同時，若被控制環接收，很可能引起異常。

另一方面，若功率環路面積較大，其等效寄生電感也會增大，可能新增漏極噪聲尖峰。

4、關鍵走線

因di/dt用途，非得減小動態節點處電感，否則會出現較強的電磁場。若要減小電感，緊要是要減少布線的長度，新增寬度用途較小。

5、信號線

關于整個控制部分，布線時應考慮將其遠離功率部分。若因其他限制兩者靠得較近，不應將控制線與功率線并行，否則可能導致電源工作異常、震蕩。

另外若控制線很長，應當未來回的一對線的靠近，或將二者置于pCB的兩個面上并正對著，從而減小其環路面積，戒備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辦法。

圖2正確與錯誤的信號線布線辦法。

當然，信號線上應盡量減少用于連接的過孔！

6、鋪銅

有的時候鋪銅是完全沒有必要的，甚至應當戒備。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。

通常只準許在靜態節點鋪銅，例如對輸出端“地”節點鋪銅，可以等效新增輸出電容，濾除一些噪聲信號。

7、映射

關于一個回路，可以在pCB的一面進行鋪銅，它會依據pCB另一面的布線自動映射，使這個回路的阻抗最小。這就猶如一組不同阻抗值的阻抗并聯，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”節點鋪銅，兩個面間通過過孔連接。

8、輸出整流二極管

輸出整流二極管若離輸出端比較近，不應將其與輸出平行放置。否則二極管處出現的電磁場將穿入電源輸出與外接負載形成的環路，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

9、地線

地線的布線非得非常小心，否則可能引起EMS、EMI性能和其他性能變差。關于開關電源pCB的“地”，至少做到以下兩點：（1）功率地和信號地，應單點連接；（2）不應有存在地環路。

10、Y電容

輸入輸出常常會接入Y電容，有時因某些原由，可能無法將其掛在輸入電容地上，此時切記，一定要接在靜態節點，如高壓端。

11、其他

實際電源pCB設計時，可能還要考慮其他一些問題，例如“壓敏電阻應緊靠被保護電路”、“共模電感應新增放電齒”、“芯片VCC供電處應新增瓷片電容”等等。另外，是不是需特殊解決，如銅箔、屏蔽等，在pCB設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，這是要工程師使用已有的相關經驗，依據實際項目需求，確定最適宜的布線了！

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