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非隔离式开关电源 PCB 布局设计技巧

一个良好的布局设计可优化效率，减缓热应力，并尽量减小走线与元件之间的噪

声与作用。这一切都源于设计人员对电源中电流传导路径以及信号流的理解。

当一块原型电源板首次加电时，最好的情况是它不仅能工作，而且还安静、发热

低。然而，这种情况并不多见。

开关电源的一个常见问题是“不稳定”的开关波形。有些时候，波形抖动处于声波

段，磁性元件会产生出音频噪声。如果问题出在印刷电路板的布局上，要找出原

因可能会很困难。因此，开关电源设计初期的正确 PCB 布局就非常关键。

电源设计者要很好地理解技术细节，以及最终产品的功能需求。因此，从电路板

设计项目一开始，电源设计者应就关键性电源布局，与 PCB 布局设计人员展开

密切合作。

一个好的布局设计可优化电源效率，减缓热应力；更重要的是，它最大限度地减

小了噪声，以及走线与元件之间的相互作用。为实现这些目标，设计者必须了解

开关电源内部的电流传导路径以及信号流。要实现非隔离开关电源的正确布局设

计，务必牢记以下这些设计要素。

对一块大电路板上的嵌入 dc/dc 电源，要获得最佳的电压调节、负载瞬态响应

和系统效率，就要使电源输出靠近负载器件，尽量减少 PCB 走线上的互连阻抗

和传导压降。确保有良好的空气流，限制热应力；如果能采用强制气冷措施，则

要将电源靠近风扇位置。

另外，大型无源元件(如电感和电解电容)均不得阻挡气流通过低矮的表面封装半

导体元件，如功率 MOSFET 或 PWM 控制器。为防止开关噪声干扰到系统中的模

拟信号，应尽可能避免在电源下方布放敏感信号线；否则，就需要在电源层和小

信号层之间放置一个内部接地层，用做屏蔽。

关键是要在系统早期设计和规划阶段，就筹划好电源的位置，以及对电路板空间

的需求。有时设计者会无视这种忠告，而把关注点放在大型系统板上那些更“重

要”或“让人兴奋”的电路。电源管理被看作事后工作，随便把电源放在电路板上

的多余空间上，这种做法对高效率而可靠的电源设计十分不利。

对于多层板，很好的方法是在大电流的功率元件层与敏感的小信号走线层之间布

放直流地或直流输入/输出电压层。地层或直流电压层提供了屏蔽小信号走线的

交流地，使其免受高噪声功率走线和功率元件的干扰。

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