datasheet

开关电源PCB设计经验分享

2019-01-28来源: EEWORLD 关键字:电源PCB设计

各位电子工程师想必都知道,设计时,PCB设计占据很重要的地位。以电源为例,PCB设计会直接影响电源的EMC性能、输出噪声、抗干扰能力,甚至是基本功能。电源部分的PCB布线与其他硬件稍有不同,该如何设计?本文为你揭秘。

 

  1. 间距

 

对于高电压产品必须要考虑到线间距。能满足相应安规要求的间距当然最好,但很多时候对于不需要认证,或没法满足认证的产品,间距就由经验决定了。多宽的间距合适?必须考虑生产能否保证板面清洁、环境湿度、其他污染等情况如何。

 

对于市电输入,即使能保证板面清洁、密封,MOS管漏源极间接近600V,小于1mm事实上也比较危险了!

 

  1. 板边缘的元器件

 

在PCB边沿的贴片电容或其他易损坏的器件,在放置时必须考虑PCB分板方向,如图是各种放置方法时,器件受到的应力大小对比。

 

 

图1 分板时器件受到的应力对比

 

由此可以看出,器件应远离并平行于分板边缘,否则可能因为PCB分板导致元器件受损。

 

  1. 环路面积

 

无论是输入或是输出、功率环路或信号环路,应尽可能的小。功率环路发射电磁场,将导致较差的EMI特性或较大的输出噪声;同时,若被控制环接收,很可能引起异常。

 

另一方面,若功率环路面积较大,其等效寄生电感也会增大,可能增加漏极噪声尖峰。

 

  1. 关键走线

 

因di/dt 作用,必须减小动态节点处电感,否则会产生较强的电磁场。若要减小电感,主要是要减少布线的长度,增加宽度作用较小。

 

  1. 信号线

 

对于整个控制部分,布线时应考虑将其远离功率部分。若因其他限制两者靠得较近,不应将控制线与功率线并行,否则可能导致电源工作异常、震荡。

 

另外若控制线很长,应该将来回的一对线的靠近,或将二者置于PCB的两个面上并正对着,从而减小其环路面积,避免被功率部分的电磁场干扰。如图2说明了A、B两点间,正确与错误的信号线布线方法。

 

 

图2正确与错误的信号线布线方法。

 

当然,信号线上应尽量减少用于连接的过孔!

 

  1. 铺铜

 

有的时候铺铜是完全没有必要的,甚至应该避免。若铜面积足够大且其电压不断变化,一方面它可能作为天线,向周围辐射电磁波;另一方面它又很容易拾起噪声。

 

通常只允许在静态节点铺铜,例如对输出端“地”节点铺铜,可以等效增加输出电容,滤除一些噪声信号。

 

  1. 映射

 

对于一个回路,可以在PCB的一面进行铺铜,它会根据PCB另一面的布线自动映射,使这个回路的阻抗最小。这就好像一组不同阻抗值的阻抗并联,电流会自动选择阻抗最小的路径流过一样。

 

事实上可以在控制部分电路的一面进行连线,而在另一面对“地”节点铺铜,两个面间通过过孔连接。

 

  1. 输出整流二极管

 

输出整流二极管若离输出端比较近,不应将其与输出平行放置。否则二极管处产生的电磁场将穿入电源输出与外接负载形成的环路,使测得的输出噪声增大。

 

 

图3 正确与错误的二极管放置方向

 

  1. 地线

 

地线的布线必须非常小心,否则可能引起EMS、EMI性能和其他性能变差。对于开关电源PCB的“地”,至少做到以下两点:(1)功率地和信号地,应单点连接;(2)不应有存在地环路。

 

  1. Y电容

 

输入输出经常会接入Y电容,有时因某些原因,可能无法将其挂在输入电容地上,此时切记,一定要接在静态节点,如高压端。

 

  1. 其他

 

实际电源PCB设计时,可能还要考虑其他一些问题,例如“压敏电阻应紧靠被保护电路”、“共模电感应增加放电齿”、“芯片VCC供电处应增加瓷片电容”等等。另外,是否需特殊处理,如铜箔、屏蔽等,在PCB设计阶段也是需要考虑的。

 

有时往往会遇到多个原则相互冲突的情况,满足其中一个就满足不了其他的,这是需要工程师应用已有的经验,根据实际项目需求,确定最合适的布线了!

 

  1. 总结

 

为打造高稳定的产品,在硬件设计中需要的设计细节是很多的,本文仅是介绍硬件中的最为常见的电源设计。为使整体产品或系统拥有稳定、可靠的供电,大部分工程师会选择电源模块作为系统供电的基础。

 

致远电子自主研发、生产的隔离电源模块已有近20年的行业积累,目前产品具有宽输入电压范围,隔离1000VDC、1500VDC、3000VDC及6000VDC等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室,配备最先进、齐全的测试设备,全系列隔离DC-DC电源通过完整的EMC测试,静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV,可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场,为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。

 



关键字:电源PCB设计

编辑:muyan 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/dygl/2019/ic-news012828890.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:深度好文—RS-485现场总线的数字隔离选型考虑
下一篇:最后一页

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

一文看懂超薄电源的pcb设计和制造窍门|干货分享

的电解电容  ■超薄的磁芯■高效率高效率的一般方案■BUCK PFC ■交错 交错PFC ■LLC 谐振 ■SR同步整流其实,电源实现超薄最大困难不是在元件的选用上,也不是在方案的选型上,而是在工艺的设计上。为什么这么说呢?一个超薄的电源生产出来,其制造成本将会占整个电源的50%以上,甚至更 以上,甚至更高…下面将我个人在超薄电源工艺设计上的一些领悟分享给大家。产品是几年前设计的一个全电压输入, 输出65W的笔记本适配器。 电源要做薄,几乎所有的插件元件都得倒下安装,要做到超薄,就得在尺寸上“斤斤计较” 了,甚至部分元件要做沉板安装工艺。PCBA侧面PCBA总高设计为10.5mm
发表于 2018-01-27
一文看懂超薄电源的pcb设计和制造窍门|干货分享

浅谈开关电源PCB设计

对于开关电源的研发,PCB设计占据很重要的地位。一个差的PCB,EMC性能差、输出噪声大、抗干扰能力弱,甚至连基本功能都有缺陷。与其他硬件电路PCB稍有不同,开关电源PCB有一些自身的特点。本文将结合工程经验,简单谈一谈开关电源PCB布线的一些最基本的原则。1、     间距对于高电压产品必须要考虑到线间距。能满足相应安规要求的间距当然最好,但很多时候对于不需要认证,或没法满足认证的产品,间距就由经验决定了。多宽的间距合适?必须考虑生产能否保证板面清洁、环境湿度、其他污染等情况如何。对于市电输入,即使能保证板面清洁、密封,MOS管漏源极间接近600V,小于1mm事实上也比较危险
发表于 2016-11-16
浅谈开关电源PCB设计

高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策

的,因此其不存在噪声。但是,实际情况下的电源是具有一定阻抗的,并且阻抗是分布在整个电源上的,因此,噪声也会叠加在电源上。所以应该尽可能减小电源的阻抗,最好有专门的电源层和接地层。在高频电路设计中,电源以层的形式设计一般比以总线的形式设计要好,这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。此外,电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路,这样可以最小化信号回路,从而减小噪声。         2)共模场干扰。指的是电源与接地之间的噪声,它是因为某个电源由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起的共模电压而造成的干扰,其值要视电场和磁场的相对的强弱来定。如图2。    
发表于 2015-01-30
高频PCB设计过程中的电源噪声的分析及对策

LED驱动电源PCB设计技巧及规范

在任何电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,其设计方法决定了电磁干扰和电源稳定,我们来具体的分析一下这些环节:   一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数-》输入原理网表-》设计参数设置-》手工布局-》手工布线-》验证设计-》复查-》CAM输出。   二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.。   焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损
发表于 2015-01-30

让你一次搞定开关电源设计时PCB布局关键

  目前的交换式稳压器和电源设计更精巧、性能也更强大,但其面临的挑战之一,在于不断加速的开关频率使得PCB设计更加困难。PCB布局正成为区分一个开关电源设计好坏的分水岭。本文将就如何在第一次就实现良好PCB布局提出建议。  以一个将24V降为3.3V的3A交换式稳压器为例。乍看之下,一个10W稳压器不会太困难,所以设计师通常会忍不住直接进入建构阶段。  不过,在采用像美国国家半导体的Webench等设计软件后,我们可观察该构想实际上会遭遇哪些问题。输入上述要求后,Webench会选出该公司‘SimplerSwitcher’系列的LM25576(一款包括3AFET的42V输入组件)。它采用的是带散热垫的TSSOP-20封装
发表于 2014-11-30
让你一次搞定开关电源设计时PCB布局关键

开关电源PCB设计要点和电气要求

在任何开关电源设计中,pcb板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析。一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出。二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm
发表于 2014-11-30

小广播

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved