設計師和CAD人員必讀教材:開關電源PCB布局布線
發布時間:2015-02-03 來源:Sanjaya Maniktala 責任編輯:sherryyu
【導讀】很多電路研發工程師都會將布局的任務留給專門的CAD/布局人員。不幸地是,對於開關穩壓器,僅考慮基本的布局,連接性和機械問題是遠遠不夠的。開關電源轉換器的設計與其布局的好壞緊密相關。故設計師和CAD人員都需注意的糟糕的實際布局會帶來一係列的惡性循環。
撰寫關於PCB布局應用注釋所遇到一個難題是,閱讀文章的工程師並不是打算使用它的人。即使設計者在電磁場、EMC、EMI、電路板寄生效應、輿線效應、接地等作了很大努力。他很可能致力於主要的設計任務,而將布局的任務留給專門的CAD/布局人員。不幸地是,尤其是對於開關穩壓器,僅考慮基本的布局,連接性和機械問題是遠遠不夠的。設計師和CAD人(ren)員(yuan)都(dou)需(xu)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi),開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)設(she)計(ji)與(yu)其(qi)布(bu)局(ju)的(de)好(hao)壞(huai)緊(jin)密(mi)相(xiang)關(guan)。這(zhe)可(ke)以(yi)解(jie)釋(shi)為(wei)什(shen)麼(me)接(jie)到(dao)大(da)量(liang)的(de)客(ke)房(fang)電(dian)話(hua)都(dou)涉(she)及(ji)到(dao)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)應(ying)用(yong),它(ta)們(men)最(zui)終(zhong)都(dou)歸(gui)結(jie)到(dao)糟(zao)糕(gao)的(de)實(shi)際(ji)布(bu)局(ju)。其(qi)實(shi)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)在(zai)最(zui)初(chu)的(de)原(yuan)型(xing)電(dian)路(lu)板(ban)設(she)計(ji)時(shi)就(jiu)應(ying)該(gai)而(er)且(qie)也(ye)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian),可(ke)以(yi)在(zai)各(ge)方(fang)麵(mian)節(jie)省(sheng)時(shi)間(jian)和(he)金(jin)錢(qian)。
PCB設she計ji的de整zheng個ge論lun題ti是shi個ge相xiang當dang寬kuan泛fan的de課ke題ti,包bao括kuo一yi些xie測ce試shi的de,機ji械xie的de,和he生sheng產chan的de問wen題ti,同tong樣yang也ye包bao括kuo某mou種zhong程cheng度du上shang的de兼jian容rong和he控kong製zhi問wen題ti。如ru果guo可ke以yi理li解jie得de更geng清qing楚chu和he更geng深shen入ru一yi些xie,還hai存cun在zai特te定ding數shu量liang的de物wu理li和he電dian磁ci問wen題ti。但dan是shi本ben應ying用yong注zhu釋shi的de目mu的de是shi麵mian向xiang那na些xie最zui可ke能neng使shi用yong它ta的de讀du者zhe。盡jin管guan有you經jing驗yan的de設she計ji者zhe/CAD人ren員yuan已yi經jing具ju備bei了le足zu夠gou的de設she計ji信xin息xi,但dan本ben應ying用yong注zhu釋shi包bao含han了le一yi係xi列lie快kuai速su設she定ding的de清qing楚chu明ming了le的de基ji本ben規gui則ze,小xiao心xin謹jin慎shen地di遵zun循xun這zhe些xie規gui格ge可ke以yi避bi免mian大da量liang問wen題ti的de出chu現xian。我wo們men還hai特te別bie提ti供gong應ying用yongLM267X,LM259X和LM257X係列時推薦的初始布局。關注的焦點是美國國家半導體的降壓型SIMPLE SWITCHER芯片,但是相同的原理適合於任何拓撲結構和開關電源應用。
benyingyongzhushitaolundedaduoshuwentizhishiweiraozhequebaojibendedianqigongnengdadaosuoxudexingnengzhibiao。xingyundishi,zhengrufannaodekaiguandianyuanshejishijianghuihengaoxingdedezhi,tongchangsuoyoushejidedianqixingnengdoushixiangguanliande,erqieyingxiangqushijuyouxiangtongde“方向”。舉例而言,一個“理想”的布局不僅有助於正確地實現芯片功能,而且也能減少電磁輻射,反之亦然。例如,采用減少開關電流的環路麵積將有助於提高EMI的指標和性能。然而設計師要注意,這種通常的“趨勢”會存在一些例外。這裏將會著重描述“覆銅”工藝,這將幫助減少寄生電感和減少噪聲引起的IC問題,但這也會增加EMI。
(降壓)SIMPLE SWITCHER PCB布局規則的快速設定:
1、放置鉗位二極管和輸入電容;

2、對於高速器件(例如LM267x)不能遺漏放置輸入退藕/旁路陶瓷電容(0.1μF-0.47μF);
3、如果有條件,將通孔連接到接地層

4、如果通孔落在表麵貼裝(SMT)的電源器件 焊盤下方,可以稱它們為散熱孔。使用正確的尺寸,可以避免出現生產問題。或者將通孔緊靠焊盤放置,但是不要直接置於其下方;
5、如討論的那樣,正確的布置反饋線,遠離噪聲源,如電感和二極管;
6禁止在開關節點上錯誤的增加銅箔寬度;
7、如果鉗位二極管需要一個非常大的散熱區(已經正確的預計散熱區要求),如討論所示,需要使用隔離。

8、對於更高功率的SMT應用,為了更少的銅箔麵積而獲得更少的散熱管理,要求使用2盎司的電路板。
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