三圈两地开关电源PCB布板要领.pdf

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三圈两地开关电源PCB布板要领pdf,有人说关电源的布板反正很麻烦,我同意,因为它是开关电源,不是其他。题目是讲“要领”,因此不讲细节,也不是教材,与教材或者他人的理解相左、我也不做过多解释,有人说否!细节很重要,决定成败,我说,要领最重要,基本的东西最重要,关键的地方没整对,大方向都错了,谈何细节?因此只捡最重要的讲,其余的自己去琢磨了。要领就6个字:布局,地线,间距。
其他讨论 是不是太宽了也容易被干扰到,最近做一个案子,把地线加粗后低压高温烧机时会出现 工作不正常 比如说有些动点(电感与开关管之间)就不宜布的过大 cbf】 看看我画的这个板子,怎么优化?自己感觉回来面积太大,有没有想到其他好的方法, 还有接地和其他回路有没有问题 SKB 08 OI 「∏ 10- 9-9g9 粗 卜面改动了一卜,自凵感觉会好很多,但是还有些元件不好摆放,换种散热器可以,但是价 格高几毛,老板不愿意,散热器下面不能布线放元件,还有个方法就是把散热器升高。 SKPHYO 3e Mlh 电流分类,开关电源中 【作者nc965】 开关电源在布线上最大的特点是拓扑引起的高频(高压)强电流与控制级的弱电信号交织在 起,首先要保证强电流的存在不干扰电源内部的控制信号,其次要尽量减少对尔部的干扰 (EMC)。一句话:要运行最稳定、波形最漂亮、电磁兼容性最好。 关键词一:电流 个典型的开关电源强电流分布(图一) 04 I 0 0必 0.3 - .0 Ⅰt Ip Q Ci It Rz Rs G D E 特 1、每种拓扑的输入输出电流ⅱ和Io幅度较大(与控制信号相比),但以直流 为主 2、每种拓扑的拓扑电流t嘔度也较大,但一般没有尖峰毛刺,是拓扑产生的典型 波形 3、每种硬开关拓扑都有一个高频脉冲电流lp回路,其幅度最大,且有叮观的尖 峰毛刺,其中毛刺部分幅度人,频率高,因而含有较髙的能量。它一般是由续流或者吸收(钳 位)二极管反向恢复引起的冲击电流回路,是最容易引起干扰的元凶。 4、以上四种电流对应流经一段地线,并可能在对应的地线段上产生干扰电位 差。 电流分类是开关电源布线的主要线索,请大家记住这个图。 关键词二:电容 从图中可以看出,It和lp电流完全(不是部分)地流经了各自对应的一个电 容Ci和Co。一般人很少去关注电容上流过的电流,而实际上这正是开关电源布局的 关键之·。干扰都是通过电容被旁路的,整个电路最强劲电流都在电容上,电容很重要 按照反应速度分,最快的器件是电容、二极管(别跟我扯正向恢复)等器件,最慢的 器件是电感等器件。 要领一:高频脉冲电流lp回路最小化(第一个圈) 首先找到你电路的高频脉冲电流1p回路(每个拓扑都有的),它一般都是由包括开 关管在内的快速器件组成的环路,在布局上让它最小化(连线最短、面积最小,因而干扰最 这个是整个廾关电源布局的第一步,而不是先去张罗输入输出在哪?C放哪? 这样连接后,ND两个地会合并在一起,形成一个点,这个点就是整个电路的接地中 要领二:拓扑电流t回路最小化(第二个圈) 找到你电路的拓扑电流t回路(每个拓扑都有的),它一般都是包含了一个电感(或 者变压器原边)的拓扑主回路的一部分,让它最小化 注意 1、[t叵路与lρ回路有部分重叠(才能构成拓扑),因此t回路(应该)是在lp回 路(已经布置好的)基础上的延伸。 2、有时候这两个回路的布局有冲突,一般应以1p回路为主 3、对于隔离拓扑,t回路被变压器分隔成原边和付边两部分,应分开最小化布置。 4、如果t回路有个接地点,那么这个接地点应与上述接地中心重合,不能布置到 个点时,也要尽量缩短距离,同时留心这段地线上的电流可能的影响 5、条件受限时,上述2个回路的(输入输出)电容可能不能共地,必要时可以电气 并联的方式就近增加一个(或两个可以共地的)高频电容达成共地。 画好这两个圈,这个PCB板布局的大致方位基木上确定了。现在再考虑控制在哪? 输入输出在哪? 需要特别指出的是: 1、这种布局是针对硬开关的,但是对软开关拓扑仍然有效,你总不希望自己的软开 关谐振波形上再意外出现一个小波吧? 2、这种布局是针对硬开关的,它就是要计电路看上去更加符合理论波形,拿掉毛刺、 拿扣尖峰。另层意思是:它会更硬些(可能对EMC果些频段不利)。 3、从EMC角度,这种布局就是总体最优化结构,整体上最容易过辐射和传导测试 具体到某个板能不能过?按这样布局后的整改工作量和成本也是最小。 关键词三:接地中心 图二 Y D Q Ci Rz Rs g A E 根据以上布局,图一地线上G、N、D三个点已经最大程度的合并成一个 点了,这就是拓扑接地中心GND。它的意义也很明确:这个点以外的地线上应 该已经没有大的脉冲电流了,你的地线基本上就安静了,你的板总体上也安静了 因此,主电路的其他部分:桥在哪?输入输出端了在哪?怎么走线都问题不大了 关键词四:特殊工况 但仍然有意外情况: 1、如果图一的输入差模滤波电感Li没有或不足,其地线的输 入A-GND段仍然可能有较大的脉动电流。这是由于电源的输入阻抗太低,以至 于单独一个Ci还不足以旁路掉所有高频的缘故 2、输出突然短路、或者输入在交流的高电压角突然开机,电容Co 和Ci呈短路运行工况,可能在地线的GND-E或者AGND段上产生非常强大的 电流和高达足以烧坏芯片的电压差(可能十几伏或更高)。有不少人开机或者短路 就烧芯片(其他不烧),多半是这里没处理好。 拓扑的布局处理完了,现在是控制部分。根据以上布局,已经知 道了接地中心,同时也能够看岀来开关的驱动脚在哪个方向,就可以就近布置驱 动和控制电路了。 开关电源的所有操控,最终都由对开关管的精确驱动来休现,因 此驱动环路要优先布置。目的只有一个:保持驱动波形的忙确和纯粹。因此: 要领三:驱动电流Ig回路最小化(第三个圈) 图三 Q Co E 其他弱出 子地 00 辅组电源地 atE end 助电源 插入[爱国分子 单点节点更好的是下图(来白上学的时候画电路板很喜欢大面积铺地,现在发现 这是很错误的做法。地线看似简单,但是想铺好,很难。一般在芯片底下小面积 铺地,直接连在心片地上,其余的地单点接地,注意环流面积,注意隔离模拟数 字地,具体怎么铺,很灵活的,要根据具体情况 记住:接地的线不一定要专门接在铺的铜上,即使铺也不要大面积铺,而是分成 几块铺,然后连接在一个点上,这就是接地): E RE 其他弱地也 数字地 制址也 辅组电源地 gate gnd E动啦路 助电源 插入[pq2620] 这个帖子看了好久,学习了好久, 最近遇到几家心片对布局地线要求非常高 比如SY的芯片布局就和nc965的布局才能止常工作 如果按照另外一个兄弟说的单点接地就百分比不能工作 然而用谱成的芯片就布局也和nc965你说的布局一样可以工作,但是地线接点 比较坑,直接接到VCC电容上也不行,不行近并且最好所有地开个人面积铺铜。 所以布局地线是个大学问。还需要配合每家芯片研究他们芯片给出的布局资料来 布局。 需要注意的是: 1、这个电流环路应包含驱动电路的Vcc滤波电容Cg通道在内 因为驱动电流木质上就是该滤波电容Cg的输出电流。这个电流(脉冲成分)是 很大的,一般是安培级,至少是亚安培级,几乎与拓扑电流相当 2、这个滤波电容Cg必须贴近驱动IC的供电端子布置,这是 因为驱动IC内部的电路和信号可能非常复杂和敏感,完全要仰仗这个电谷来撑 住。一一这一布线原则对任何一个芯片(电路)都适用,即:每个IC的Vec滤 波电容无一例外的都必须就近钉在该芯片的Vcc和Gnd引脚上,没得商量 3、这样布置下来后,一般会形成Rg连线和GND-gnd两条连线, 两条连线在环路电流Ig上是等效的。这意味着改变其中任意一条连线上的电流 波形,都将改变驱动电流波形,使其不再纯粹。这还意味着GⅦD-gnd可能会拉 开距离,这就形成」第二个接地中心gnd 关键词五:一点接地 gnd即驱动电路的滤波电容Cg的接地端,它可能与拓扑接地 中心GND拉开距离。如图所示,所有弱电单元的地线应在此一点接地,再连接 到GND。为什么要这样接?原因是 1、首先,其中辅助电源的电流Ⅰv是最大的(也可能是安培级), 而且跟Ig刚好反向(它是Cg的输入电流),如果其接地点不连接到gnd,比 如接到GND,势必会在 GND-gnd连线上形成Iv电流回路,使Ig叠加上Iv, 导致驱动电流波形畸变,即:驱动被供电扰。基于这个原因,驱动电路的滤 波电睿cg的VCC端的输入输出连接也需要分廾走线。 2、其他电路单元的电流一般很弱,如果连接到其他地方,则会 使GN-gnd连线上较强劲的Ig脉冲电流叠加到自己的地线上,即:控制被驱 动干扰 3、同理,其他各个电路的地线,无论多么绕,均应分别走线到gnd 点接地,否则,除了可能因上述Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv等强电流窜进自口 的地线形成干扰外,还可能通过共用地线相互干扰。 最后的关键词:道理是死的,人是活的 bitterteal L Q R 工性 助电 我仍然认为这种接法也是不对的,不知前辈如何看。 第一个圈为l的通路,第二个圈为 VCC-GND的供电通路。可以看到在哪一个公共段中 第一个圈和第二个圈的电流正好是反的,而第一个圈中是脉动的,这样接我认为不大好。 我认为还是你最开始提的第一种是比较好 g A GND E 其他弱地 辅组审 gate Ly 辅助电滤 nc965] 这个电流环路应包含驱动电路的Vcc滤波电容cg通道在内,因 为驱动电流本质上就是该滤波电容cg的输出电流。

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    2019-09-13
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