1、電源功率電路PCB排版電源功率器件在PCB上正確的放置和走線(xiàn)將決定整個(gè)電源工作是否正常。設計人員首先要對開(kāi)關(guān)電源功率器件上的電壓和電流的波形有一一定的了解。
圖18顯示一個(gè)降壓式開(kāi)關(guān)電源功率電路元器件上的電流和電壓波形。由于從輸入濾波電容(Cin)，上端場(chǎng)效應管(S1)和F端場(chǎng)效應管(S2)中所流過(guò)的電流是帶有高頻率和高峰值的交流電流，所以由Cin-S1-S2所形成的環(huán)路面積要盡量減小。同時(shí)由S2，L和輸出濾波電容(Cout)所組成的環(huán)路面積也要盡量減小。
如果設計者未按本文所述的要點(diǎn)來(lái)制作功率電路PCB，很可能制作出網(wǎng)19所示的電源PCB，圖19的PCB排版存在許多錯誤：第一，由于Cin有很大的ESL，Cin的高頻濾波能力基本上消失；第二，Cin-S1-S2和S1-LCout環(huán)路的面積太大，所產(chǎn)生的電磁噪音會(huì )對電源本身和周邊電路造成很大于擾；第三，L的焊盤(pán)靠得太近，造成Cp太大而降低了它的高頻濾波功能；第四，Cout焊盤(pán)引線(xiàn)太長(cháng)，造成FSL太大而失去了高頻濾波線(xiàn)。Cin-S1-S2和S2-L-Cout環(huán)路的面積已控制到最小。S1的源極，S2的漏極和L之問(wèn)的連接點(diǎn)是一整塊銅片焊盤(pán)。由于該連接點(diǎn)上的電壓是高頻，S1、S2和L需要靠得非常近。雖然L和Cout之間的走線(xiàn)上沒(méi)有高峰值的高頻電流，但比較寬的走線(xiàn)可以降低直流阻抗的損耗使電源的效率得到提高。如果成本上允許，電源可用一面完全是接地層的雙面PCB，但必須注意在地層卜盡量避免走功率和信號線(xiàn)。在電源的輸入和輸出端口還各增加了一個(gè)瓷片電容器來(lái)改善電源的高頻濾波性能。
2、電源控制電路PCB排版電源控制電路PCB排版也是非常重要的。不合理的排版會(huì )造成電源輸出電壓的漂移和振蕩?？刂凭€(xiàn)路應放置在功率電路的邊上，絕對不能放在高頻交流環(huán)路的中間。旁路電容要盡量靠近芯片的Vcc和接地腳(GND)。反饋分壓電阻最好也放置在芯片附近。芯片驅動(dòng)至場(chǎng)效應管的環(huán)路也要盡量減短。
電源排版基本要點(diǎn)7
控制芯片至上端和下端場(chǎng)效應管的驅動(dòng)電路環(huán)路要盡量短。
3、開(kāi)關(guān)電源PCB排版例1圖21是圖17PCB的元器件面走線(xiàn)圖。此電源中采用了一個(gè)低價(jià)PWM控制器(Semtech型號SCIIO4A)。PCB下層是一個(gè)完整的接地層。此PCB功率地層與控制地層之間沒(méi)有分隔?？梢钥吹皆撾娫吹墓β孰娐酚奢斎氩遄?/span>(PCB左上端)通過(guò)輸入濾波電容器(C1，C2，)，S1，S2，L1，輸出濾波電容器(C10,C11,C12,C13)，一直到輸出插座(PCB右下端)。SCll04A被放置在PCB的左下端。因為，在地層上功率電路電流不通過(guò)控制電路，所以，無(wú)必要將控制電路接地層與功率電路接地層進(jìn)行分隔。如果輸入插座是放置在PCB的左下端，那么在地層上功率電路電流會(huì )直接通過(guò)控制電路，這時(shí)就有必要將二者分隔。
4、開(kāi)關(guān)電源PCB排版例2圖22是另一種降壓式開(kāi)關(guān)電源，該電源能使12V輸入電壓轉換成3.3V輸出電壓，輸出電流可達3A。此電源上使用了一個(gè)集成電源控制器(Semtech型號SC4519)。這種控制器將一個(gè)功率管集成在電源控制器芯片中。這樣的電源非常簡(jiǎn)單，尤其適合應用在便攜式DVD機，ADSL，機頂盒等消費類(lèi)電子產(chǎn)品。
同前面例子一樣，對于這種簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)電源，在PCB排版時(shí)也應注意以下幾點(diǎn)。
由輸入濾波電容(C3)，SC4519的接地腳(GND)，和D2所圍成的環(huán)路面積一定要小。這意味著(zhù)C3及D2必須非?？拷?/span>SC4519。
2)可采用分隔的功率電路接地層和控制電路接地層。連接到功率地層的元器件包括輸入插座(VIN)，輸出插座(VOUT)，輸入濾波電容(C3)，輸出濾波電容(C2)，D2，SC4519。連接到控制地層的元器件包括輸出分壓電阻(R1，R2)，反饋補償電路(R3，C4，C3，)，使能插座(EN)，同步插座(SYNC)。
3)在SC4519接地腳的附近加個(gè)過(guò)孔將功率電路接地層與控制信號電路接地層單點(diǎn)式的相連接。
圖23是該電源PCB上層排版圖。為了力便讀者理解，功率接地層和控制信號接地層分別用不同顏色來(lái)表示。在這里輸入插座被放置在PCB的上方，而輸出插座被放置在PCB的下方．濾波電感(L1)被放在PCB左邊并靠近功率接地層，而對于噪音較敏感的反饋補償電路(R3，C4，C5)則被放存PCB右邊并靠近控制信號接地層。D2非?？拷?/span>SC4519的腳3及腳4。圖24是該電源PCB下層排版圖。輸入濾波電容(C3)被放置在PCB下層并非?？拷?/span>SC4519和功率接地層。
5、開(kāi)關(guān)電源PCB排版例3最后討論一種多路輸出開(kāi)關(guān)電源PCB排版要點(diǎn)。此電源有3組輸入電壓(12V，5V和3.3V)，4組輸出電壓(3.3v，2.6V，1.8V，1.2V)。該電源使用了，一集成多路開(kāi)關(guān)控制器(Serotech型號SC2453)。SC2453提供了4.5V～30V的寬輸入電壓范圍，兩個(gè)高達700kHz開(kāi)關(guān)頻率和高達15A輸出電流，以及低至0.5V輸出電壓的同步降壓轉換器。它還提供了一個(gè)專(zhuān)用可調配正壓線(xiàn)性調節器和一個(gè)專(zhuān)用可調配負壓線(xiàn)性調節器。TSSOP-28封裝減小了所需線(xiàn)路板面積。兩個(gè)異相降壓轉換器可以減小輸入電流紋波。圖25是這種多路開(kāi)關(guān)電源的原理圖。其中3.3V輸出由5V輸人產(chǎn)生，l.2V輸出由12V輸入產(chǎn)生，2.6V和1.8V輸出由3.3V輸入產(chǎn)生。由于該電源上所有元器件都必須被放置在一個(gè)面積較小的PCB上，為此必須將電源的功率地層和控制信號地層分隔開(kāi)來(lái)。參照前面幾節中討論過(guò)的要點(diǎn)，首先將圖25中連接到功率地層的元器件和連接到控制信號地層的元器件區分開(kāi)來(lái)，然后將控制信號元器件放在信號地層上并靠近SC2453控制信號地層與功率地層通過(guò)單點(diǎn)相連接。這連接點(diǎn)通常會(huì )選擇在控制芯片的接地腳(SC2453中的腳21)。圖26詳細描述了該電源排版方式。
電源排版基本要點(diǎn)8
開(kāi)關(guān)電源功率電路和控制信號電路下的元器件需要連接不同的接地層，這二個(gè)地層一般都是通過(guò)單點(diǎn)相連接。
開(kāi)關(guān)電源PCB排版的8個(gè)要點(diǎn)：
旁路瓷片電容器的電容不能太大，而它的寄生串聯(lián)電感應盡量小，多個(gè)電容并聯(lián)能改善電容的阻抗特性；
電感的寄生并聯(lián)電容應盡量小，電感引腳焊盤(pán)之間的距離越遠越好；
避免在地層上放置任何功率或信號走線(xiàn)；
高頻環(huán)路的面積應盡可能減??；
過(guò)孔放置不應破壞高頻電流在地層上的路徑；
系統板上一小同電路需要不同接地層，小同電路的接地層通過(guò)單點(diǎn)與電源接地層相連接；7)控制芯片至上端和下端場(chǎng)效應管的驅動(dòng)電路環(huán)路要盡量短；
8)開(kāi)關(guān)電源功率電路和控制信號電路元器件需要連接到小同的接地層，這二個(gè)地層一般都是通過(guò)單點(diǎn)相連接。
