大部分開(kāi)關(guān)電源規劃的最后一步便是印制PCB電路板的線(xiàn)路。如果這部分規劃有誤，也會(huì )導致電源的運行不穩定，產(chǎn)生過(guò)量的電磁攪擾（EMI）。PCB規劃是開(kāi)關(guān)電源研制過(guò)程中極為重要的過(guò)程和環(huán)節，關(guān)系到開(kāi)關(guān)電源能否正常運行，企業(yè)生產(chǎn)能否順利進(jìn)行，運作是否安全等問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源越來(lái)越趨向高速、寬帶、高靈敏度、高密布度和小型化，因此導致開(kāi)關(guān)電源要面對PCB規劃的EMC電磁兼容性問(wèn)題。本文介紹了開(kāi)關(guān)電源PCB的規劃流程及PCB的接地規劃。
印制線(xiàn)路板支撐著(zhù)電子產(chǎn)品的電路元件和器材，它提供電路元件和器材之間的電氣銜接，它是各種電子設備最基本的組成部分，它的性能直接關(guān)系到電子設備質(zhì)量的好壞。如果這部分規劃不妥，會(huì )使電源作業(yè)不穩定，產(chǎn)生過(guò)量的電磁攪擾（EMI）。隨著(zhù)功率半導體器材的發(fā)展和開(kāi)關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率與功率密度變得越來(lái)越高。然而，開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)頻率不斷提高和功率密度不斷增大使開(kāi)關(guān)電源內部的電磁環(huán)境日趨復雜。
一、開(kāi)關(guān)電源PCB的規劃流程
每個(gè)開(kāi)關(guān)電源一般都包含三個(gè)交流回路：電源開(kāi)關(guān)交流回路、輸入整流回路、輸出整流回路。這些交流回路電流中諧波成分很高，其頻率遠大于開(kāi)關(guān)頻率，峰值起伏很高。這三個(gè)回路最容易導致電磁攪擾產(chǎn)生，因而有必要在電源中在其它印制線(xiàn)布線(xiàn)之前先布好這些交流回路，每個(gè)回路的主要元件如：濾波電容、電源開(kāi)關(guān)或整流器、電感或變壓器應相互相鄰地進(jìn)行放置，調整元件位置使它們之間的電流路徑盡或許短。因而，最佳規劃流程如下：放置變壓器；規劃電源開(kāi)關(guān)電流回路；規劃輸出電流回路；規劃控制電路；規劃輸入電流回路。
二、PCB與EMC
1.PCB尺寸
PCB尺寸過(guò)大時(shí)，印制線(xiàn)長(cháng)，阻抗增加，抗噪聲性能下降，成本也會(huì )上升；過(guò)小則散熱不好，且附近線(xiàn)條易受攪擾。電路板的最佳形狀矩形，而長(cháng)寬比為3：2或4：3。
2.確認PCB的層數
依據電源、地的種類(lèi)、信號線(xiàn)的密布程度、信號頻率、特殊布線(xiàn)要求的信號數量、周邊要素、成本價(jià)格等方面的綜合因素來(lái)確認PCB板的層數。要滿(mǎn)足EMC的嚴厲指標而且考慮制造成本，恰當添加地平面是PCB的EMC規劃最好的方法之一。對電源層而言，一般經(jīng)過(guò)內電層切割能滿(mǎn)足多種電源的需求，但若需求多種電源供電，且相互交織，則有必要考慮選用兩層或兩層以上的電源平面。對信號層而言，除了考慮信號線(xiàn)的走線(xiàn)密布度外，從EMC的視點(diǎn)，還需求考慮關(guān)鍵信號（如時(shí)鐘、驅動(dòng)信號等）的屏蔽或阻隔，以此確認是否添加相應層數。因而，開(kāi)關(guān)電源中的PCB，如果資金成本允許，在PCB規劃時(shí)盡量不挑選單面板或雙面板，而挑選多層板。
3.PCB上元器件的布局和走線(xiàn)原則。首要，對PCB板進(jìn)行空間切開(kāi)，下降PCB上不同類(lèi)型的元器件之間彼此攪擾?？臻g切開(kāi)的施行方法就是對元器件進(jìn)行分組，能夠根據電壓高低、數字器件或仿照器件、高速器件或低速器件以及電流巨細等特色，對電路板上的不同單元進(jìn)行功用分組，每個(gè)功用組的元器件彼此緊湊的放置在一起以便得到最短的線(xiàn)路長(cháng)度和最佳的功用特性。高壓、大功率器件與低壓、小功率器件應堅持必定間距，盡量分隔布線(xiàn)。通用原則如下：低電平信號線(xiàn)不能挨近高電平信號線(xiàn)，包括能產(chǎn)生瞬變的信號；將仿照電路和數字電路分隔，避免仿照電路、數字電路和電源公共回線(xiàn)產(chǎn)生公共阻抗耦合；安排電路時(shí)要使得信號線(xiàn)長(cháng)度盡量??；確保相鄰板之間、同一板相鄰層面之間、同一層面相鄰布線(xiàn)之間不能有過(guò)長(cháng)的平行信號線(xiàn)；在每個(gè)IC的電源和地之間都應當有去耦電容，這些去耦電容應該盡或許的挨近IC引腳，這將有助于濾除IC的開(kāi)關(guān)噪聲；電磁攪擾濾波器要盡或許挨近攪擾源；電源開(kāi)關(guān)元件和整流器應盡或許挨近變壓器放置，以使其導線(xiàn)長(cháng)度最??；盡或許挨近整流二極管放置調壓元件和濾波電容器；對噪聲靈敏的布線(xiàn)不要與大電流，高速開(kāi)關(guān)線(xiàn)平行，比如開(kāi)關(guān)器件的驅動(dòng)信號。此外，還應留意以下三點(diǎn)：在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時(shí)．操作它們時(shí)均會(huì )產(chǎn)生較大火花放電，有必要選用RC吸收電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1-2kΩ，C取2.2-4.7μF；CMOS的輸入阻抗很高，且易受攪擾，因而在運用時(shí)對不用端要經(jīng)過(guò)電阻接地或接正電源；在電源或高壓電路中走線(xiàn)之間留有滿(mǎn)意爬電距離是安全的重要因素，一般爬電距離為500V/1mm。在高濕潤環(huán)境和高電壓運用下，能夠采取走線(xiàn)間挖槽增強耐壓。
開(kāi)關(guān)電源PCB的接地規劃
合適的接地方式有如下幾種：
1.浮地：關(guān)于電子產(chǎn)品而言，浮動(dòng)地是指設備的地線(xiàn)在電氣上與參考地及其它導體相絕緣，即設備浮動(dòng)地，如圖所示；另一種情況是在有些電子產(chǎn)品中，為了避免機箱上的騷擾電流直接耦合到信號電路，因此需要將信號地與機箱絕緣，即單元電路浮動(dòng)地。長(cháng)處：電路與外部的地體系有良好的阻隔，不易受外部地體系上攪擾的影響。缺點(diǎn)：電路上易堆集靜電然后發(fā)生靜電攪擾，有或許發(fā)生危險電壓。
2.單點(diǎn)接地可分為串聯(lián)單點(diǎn)接地與并聯(lián)單點(diǎn)接地。串聯(lián)單點(diǎn)接地接地點(diǎn)只要一個(gè)，是以一截面積足夠大的導體作為接地母線(xiàn)，直接接到電位基準點(diǎn)需求接地的各部分就近接到該母線(xiàn)上，由于接地母線(xiàn)阻抗很小，故可以把公共干擾減弱到允許的程度。并聯(lián)端點(diǎn)接地接地點(diǎn)只要一個(gè)，是將需求接地的各部分，別離以接地導線(xiàn)直接連到電位基準點(diǎn)（一般是直流電源的負極或零伏點(diǎn)）；或者用樹(shù)枝狀的多點(diǎn)放射式。如圖所示。因為這樣僅有很少的公共信號返回導體，能有效地防止公共阻抗和接地閉合回路形成的干擾。缺點(diǎn)是接地線(xiàn)又長(cháng)又多，經(jīng)濟性差，并且限制了設備的工作速度或頻率。并聯(lián)單點(diǎn)接地主要應用于機框內各種匯流條的匯接。
3.多點(diǎn)接地接地點(diǎn)多于一個(gè)的銜接方法，在高頻（f>10MHz）情況下，由于接地線(xiàn)的長(cháng)度過(guò)長(cháng)，引線(xiàn)電感和分布電容的影響不能疏忽，為降低接地阻抗、消除分布電容的影響而平面式多點(diǎn)接地，即使用一導電平面（如底板或多層印制電路板的導電平面層等）作為基準地，需求接地的各部分就近接到該基準地上。由于導電平面的高頻阻抗很低，所以各處的基準電位比較挨近。為進(jìn)一步削減接地回路的壓降，可用旁路電容等方法削減返回電流的幅值及前沿陡度。多點(diǎn)接地方法首要應用于高頻信號到參閱平面的銜接。
4.復合接地是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地一起效果的銜接方法。既包含了單點(diǎn)接地地特性，也包含了多點(diǎn)接地地特性。首要應用于1MHz<f<10MHz，低頻時(shí)單點(diǎn)接地，高頻時(shí)多點(diǎn)接地的場(chǎng)合和雜亂體系的接地。
四、PCB板接地規劃規范
1.主電路的輸入與輸出有必要分開(kāi)走線(xiàn)，電源的干擾一般由供電設備和電源進(jìn)入體系的，獨立的一層電源層就有必要進(jìn)行很好的濾波，有必要做好去耦電容的走線(xiàn)，而且PCB板的走線(xiàn)要盡或許的粗，最后到達減小環(huán)路電阻的目的。
2.主電道路與控制線(xiàn)最好要彼此各不影響。數字地與模仿地分開(kāi)走，若一塊PCB上既有邏輯電路和線(xiàn)性電路有必要要使他們分開(kāi)，低頻電路的地應該采用單點(diǎn)并銜接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地，地線(xiàn)應為短而粗，高頻原件周?chē)M量用柵格大面積地箔。
3.高頻變壓器的信號線(xiàn)最好要單獨分開(kāi)走。
4.分開(kāi)布線(xiàn)要避免平行走線(xiàn)?？梢怨P直穿插，線(xiàn)距間隔最好在25MM以上。
5.電纜不要貼在金屬外殼和散熱器走線(xiàn)，要堅持必定的間隔。電源輸入端跨接10-100UF的電解電容器，還有開(kāi)關(guān)電源中運用較多的接觸器，繼電器，按鈕等元件時(shí)均會(huì )呈現較大的火花，有必要采用RC電路來(lái)吸收放點(diǎn)電流。
開(kāi)關(guān)電源印制線(xiàn)路板的電磁兼容規劃既有普通產(chǎn)品PCB規劃的共性，更有自己的特性。要規劃一塊完美的開(kāi)關(guān)電源PCB，需求大量的經(jīng)驗積累。而隨著(zhù)新型高速器件和大型集成電路的應用越來(lái)越廣泛，電子線(xiàn)路也越來(lái)越雜亂，需求規劃人員不斷提高規劃水平，愈加深化的研討抗干擾技術(shù)，規劃出屬于自己的PCB精品。
