非隔離式開關電源PCB布局設計技巧分解

【OFweek電源網】一個良好的布局設計可優化效率，減緩熱應力，并盡量減小走線與元件之間的噪聲與作用。這一切都源于設計人員對電源中電流傳導路徑以及信號流的理解。

當一塊原型電源板首次加電時，最好的情況是它不僅能工作，而且還靜謐、發熱低。然而，這種情況并不多見。

開關電源的一個常見問題是不穩定的開關波形。有些時候，波形抖動處于聲波段，磁性元件會萌生出音頻噪聲。如果問題出在印刷電路板的布局上，要找出原由可能會很困難。因此，開關電源設計初期的正確PCB布局就非常關鍵。

電源設計者要很好地理解技術細節，以及最終產品的功能需求。因此，從電路板設計項目一開始，電源設計者應就關鍵性電源布局，與PCB布局設計人員展開密切合作。

一個好的布局設計可優化電源效率，減緩熱應力；更緊要的是，它最大限度地減小了噪聲，以及走線與元件之間的相互作用。為實現這些目標，設計者非得知道開關電源內部的電流傳導路徑以及信號流。要實現非隔離開關電源的正確布局設計，務必牢記以下這些設計要素。

布局規劃

對一塊大電路板上的嵌入dc/dc電源，要獲得最佳的電壓調節、負載瞬態響響應系統效率，就要使電源輸出靠近負載器件，盡量減少PCB走線上的互連阻抗和傳導壓降。確保有良好的空氣流，限制熱應力；如果能采用強制氣冷措施，則要將電源靠近風扇位置。

另外，大型無源元件(如電感和電解電容)均不得阻擋氣流通過低矮的表面封裝半導體元件，如功率MOSFET或PWM控制器。為戒備開關噪聲干擾到系統中的模擬信號，應盡可能避免在電源下方布放敏感信號線；否則，就需要在電源層和小信號層之間放置一個內部接地層，用做屏蔽。

關鍵是要在系統早期設計和規劃階段，就籌劃好電源的位置，以及對電路板空間的需求。有時設計者會無視這種忠告，而把關注點放在大型系統板上那些更緊要或讓人興奮的電路。電源管理被看作事后工作，隨便把電源放在電路板上的多余空間上，這種做法對高效率而可靠的電源設計十分不利。

對于多層板，很好的辦法是在大電流的功率元件層與敏感的小信號走線層之間布放直流地或直流輸入/輸出電壓層。地層或直流電壓層提供了屏蔽小信號走線的交流地，使其免受高噪聲功率走線和功率元件的干擾。

作為一般規矩，多層PCB板的接地層或直流電壓層均不應被分隔開。如果這種分隔不可避免，就要盡量減少這些層上走線的數量和長度，并且走線的布放要與大電流保持相同的方向，使影響最小化。

圖1a和1c分別是六層和四層開關電源PCB的不良層結構。這些結構將小信號層夾在大電流功率層和地層之間，因此增加了大電流/電壓功率層與模擬小信號層之間耦合的電容噪聲。

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