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如何做好非隔离式开关电源的PCB布局

来源:来源: 电源网 | 作者:Prothe | 发布时间: 474天前 | 2248 次浏览 | 分享到:
对于任何电路设计,PCB布局尤为关键,因为好的布局可以避免EMI等各种问题。在开关电源中也存在同样的问题,电源设计者如何在良好的PCB设计中做好PCB布局尤为关键。

  图4显示的是升压转换器中的连续电流回路与脉冲电流回路。此时,应在靠近MOSFET QB与升压二极管D的输出端放置高频陶瓷电容CHF.

  

  图5是升压转换器中脉冲电流回路的一个布局例子。此时关键在于尽量减小由开关管QB、整流二极管D和高频输出电容CHF形成的回路。

  

  图5,本图显示的是升压转换器中的热回路与寄生PCB电感(a);为减少热回路面积而建议采用的布局(b)。

  图6和图7(略)提供了一个同步降压电路的例子,它强调了去耦电容的重要性。图6a是一个双相12VIN、2.5VOUT/30A(最大值)的同步降压电源,使用了LTC3729双相单VOUT控制器IC.在无负载时,开关结点SW1和SW2的波形以及输出电感电流都是稳定的(图6b)。但如果负载电流超过13A,SW1结点的波形就开始丢失周期。负载电流更高时,问题会更恶化(图6c)。

  

  在各个通道的输入端增加两只1μF的高频陶瓷电容,就可以解决这个问题,电容隔离开了每个通道的热回路面积,并使之最小化。即使在高达30A的最大负载电流下,开关波形仍很稳定。

[导读] DV/DT开关区 图2和图4中,在VIN(或VOUT)与地之间的SW电压摆幅有高的dv/dt速率。这个结点上有丰富的高频噪声分量,是一个强大的EMI噪声源。为了尽量减

 DV/DT开关区

  图2和图4中,在VIN(或VOUT)与地之间的SW电压摆幅有高的dv/dt速率。这个结点上有丰富的高频噪声分量,是一个强大的EMI噪声源。为了尽量减小开关结点与其它噪声敏感走线之间的耦合电容,你可能会让SW铜箔面积尽可能小。但是,为了传导大的电感电流,并且为功率MOSFET管提供散热区,SW结点的PCB区域又不能够太小。一般建议在开关结点下布放一个接地铜箔区,提供额外的屏蔽。

  如果设计中没有用于表面安装功率MOSFET与电感的散热器,则铜箔区必须有足够的散热面积。对于直流电压结点(如输入/输出电压与电源地),合理的方法是让铜箔区尽可能大。

  多过孔有助于进一步降低热应力。要确定高dv/dt开关结点的合适铜箔区面积,就要在尽量减小dv/dt相关噪声与提供良好的MOSFET散热能力两者间做一个设计平衡。

  功率焊盘形式

  注意功率元件的焊盘形式,如低ESR电容、MOSFET、二极管和电感。图8a(略)和8b(略)分别给出了不合理和合理的功率元件焊盘形式。

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