所有開(kāi)關(guān)電源規劃的最后一步便是印制電路板(PCB)的線(xiàn)路規劃。如果這部分規劃不妥,PCB 也會(huì )使電源作業(yè)不穩定,發(fā)射出過(guò)量的電磁攪擾。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)電源能否正常作業(yè),出產(chǎn)是否順利進(jìn)行,運用是否安全等問(wèn)題。跟著(zhù)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品越來(lái)越趨向高速、寬帶、高靈敏度、高密布度和小型化,帶來(lái)了開(kāi)關(guān)電源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,提出了開(kāi)關(guān)電源PCB 的接地規劃。
印制線(xiàn)路板(PCB)是電子產(chǎn)品中電路元件和器材的支撐件,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,它的功用直接關(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,發(fā)射出過(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)電源能否正常作業(yè),出產(chǎn)是否順利進(jìn)行,運用是否安全等問(wèn)題。跟著(zhù)功率半導體器材的發(fā)展和開(kāi)關(guān)技能的進(jìn)步,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,帶來(lái)了開(kāi)關(guān)電源PCB 規劃的EMC 電磁兼容性問(wèn)題。
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)溝通回路:電源開(kāi)關(guān)溝通回路、輸入整流回路、輸出整流回路。這些溝通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)回路最簡(jiǎn)單發(fā)生電磁攪擾,因而有必要在電源中其它印制線(xiàn)布線(xiàn)之前先布好這些溝通回路,每個(gè)回路的首要元件如: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),阻抗添加,抗噪聲才能下降,本錢(qián)也添加;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,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、本錢(qián)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本錢(qián),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),還需求考慮要害信號(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,如果本錢(qián)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 上元器材的布局和走線(xiàn)準則。首先,對PCB 板進(jìn)行空間切割,下降PCB 上不同類(lèi)型的元器材之間相互攪擾??臻g切割的施行方法便是對元器材進(jìn)行分組,能夠依據電壓高低、數字器材或模仿器材、高速器材或低速器材以及電流大小等特色,對電路板上的不同單元進(jìn)行功用分組,每個(gè)功用組的元器材相互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、大功率器材與低壓、小功率器材應保持必定間距,盡量分開(kāi)布線(xiàn)。通用準則如下:低電平信號線(xiàn)不能接近高電平信號線(xiàn),包含能發(fā)生瞬變的信號;將模仿電路和數字電路分開(kāi),避免模仿電路、數字電路和電源公共回線(xiàn)發(fā)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??;保證相鄰板之間、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接近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接近攪擾源;電源開(kāi)關(guān)元件和整流器應盡或許接近變壓器放置,以使其導線(xiàn)長(cháng)度最??;盡或許接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,比方開(kāi)關(guān)器材的驅動(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 )發(fā)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)對不必端要經(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)足爬電間隔是安全的重要因素,一般爬電間隔為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。