開關(guān)電源設(shè)計(jì) -PCB布局注意事項(xiàng)

edadoc · 發(fā)表于 2017-6-16 09:48:28

本帖最后由 edadoc 于 2017-6-16 09:49 編輯

作者：一博科技

對于開關(guān)電源布局布線注意事項(xiàng)，許多關(guān)注高速先生的網(wǎng)友在上期問答環(huán)節(jié)和我們積極互動(dòng)。那么接下來兩期我就和大家分享一下平時(shí)我們在pcb設(shè)計(jì)中對于開關(guān)電源布局布線的注意事項(xiàng)。

開關(guān)電源布局注意事項(xiàng)

首先還是借用眾多高速先生粉絲所提到的優(yōu)先觀點(diǎn)，不管是布局還是布線優(yōu)先參考芯片datasheet，一般手冊中都會給出layout guide指導(dǎo)，如下圖1所示：

圖1 ：某電源芯片layout guide

有了設(shè)計(jì)指導(dǎo)參考以后，貌似layout 工程師剩下就是看圖設(shè)計(jì)？哈哈，當(dāng)你的單板設(shè)計(jì)變成圖2所示（很多時(shí)候我們單板空間有限，資料不是時(shí)時(shí)都能準(zhǔn)備齊全的）：

圖2：結(jié)構(gòu)限制單板空間不足

這時(shí)我們又該怎么去權(quán)衡我們的設(shè)計(jì)？在平常設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)還是有一些設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可循的（特殊非常規(guī)類開關(guān)電源設(shè)計(jì)，一定要按datasheet設(shè)計(jì)）。

第一步：確定開關(guān)電源模塊在PCB板上的位置，開關(guān)是一個(gè)強(qiáng)烈的EMI輻射源，應(yīng)遠(yuǎn)離時(shí)鐘、接口等敏感器件擺放，然后盡量的靠近我們的用電端，同時(shí)考慮散熱和裝配性等因素。

第二步：確定原理框圖中主電源通道，地的區(qū)別（電源地、信號地、其他信號地）如下圖3所示：主電流通道（紅色）；地的區(qū)別（玫紅色和青綠色）；反饋通道（藍(lán)色）

圖3

第三步：確定原理框圖中各個(gè)部分的核心器件：輸入濾波、開關(guān)管、控制電路、輸出濾波器件的擺放。

1.開關(guān)管：布局緊湊，布局考慮大電流通道，輸入輸出的地能夠直接相連。
2. 輸入濾波：緊靠開關(guān)管，確保能做到大電流先濾波再進(jìn)入開關(guān)管。
3. 輸出濾波：緊靠開關(guān)管，確保大電流先濾波再進(jìn)入單板平面。
4. 輸入輸出回路：MOS管回路，續(xù)流管回路要盡量小。
5. 控制電路：
（1）控制電路的比較電路，靠近控制芯片擺放；
（2）控制電路的采樣電路，采樣電阻放在輸出濾波與比較電路的中間，布局時(shí)保證采樣電路盡量靠近芯片管腳，靠近比較電路；
（3）控制電路本身的濾波網(wǎng)絡(luò)，電容盡量靠近相應(yīng)管腳；且相關(guān)控制信號器件也盡量靠近芯片。

下面我們來看看我們設(shè)計(jì)中常見到的開關(guān)電源的布局應(yīng)用：

圖4-1：原理圖

圖4-2：布局展示

此類電源在我們單板很常見吧！接下來我們看看下面的原理圖和布局展示：

圖5-1：原理圖

圖5-2：布局展示

是不是很熟悉的感覺，其實(shí)就是之前劉工講解的那個(gè)原理圖。從“IPC” 2016 PCB設(shè)計(jì)大賽中選取的！對于我們常見的開關(guān)電源的舉例我們就先介紹到這里，對于復(fù)雜的電源轉(zhuǎn)換（ PMU Charger 超高功耗模塊等）如果大家有興趣，后期可以和大家繼續(xù)分享。