三圈两地开关电源PCB布板要领.docx

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三圈两地开关电源PCB布板要领

三圈两地，开关电源PCB布板要领

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【作者nc965】      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，根本的东西最重要，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。

      其实前4各字根本上是一层意思，后两个字是另外一层意思，这些是要领，其余的都是细节了。

优化图示

第一的好与不好，是电容与电感的位置不一样，“C-L-C〞π型滤波器

不好                                            好〔大电流开窗〕            

            第二背面的好与不好，就是回路有分割与没分割的区别！

            不好                                         好〔电感后电容开口〕             

第一X图的π型滤波器的电容在电感之后， 第二X图的电容管脚铜皮开缺口〔保证电流尽量通过电感上方的电容？

〕。

滤波效果差异其实在图中已经标注出来了的；

【nc965】仔细看图，没有说输入输出电流流过电容，正因为输入输出是直流，不能流过电容，那么高频开关电路的高频脉冲交流就只能走电容了，因此电容上的脉冲电流特别大。

恩，这个图例子举的不错，一要遵循电流的流向，二要出线尽量从电容的根部出来。

输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。

发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口

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IC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

【lclbf】

看看我画的这个板子，怎么优化？

自己感觉IT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。

 下面改动了一下，自己感觉会好很多，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。

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一起，首先要保证强电流的存在不干扰电源内部的控制信号，其次要尽量减少对外部的干扰〔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       一个典型的开关电源强电流分布〔图一〕：

           特点：

       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 It 幅度也较大，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 Ip 回路，其幅度最大，且有可观的尖峰毛刺，其中毛刺局部幅度大，频率高，因而含有较高的能量。

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 Ip 电流完全〔不是局部〕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一。

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！

       按照反响速度分，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 Ip 回路最小化〔第一个圈〕

       首先找到你电路的高频脉冲电流 Ip 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，因而干扰最小〕。

       这个是整个开关电源布局的第一步，而不是先去X罗输入输出在哪？

IC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心。

要领二：

拓扑电流 It 回路最小化 〔第二个圈〕

       找到你电路的拓扑电流 It 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〕的拓扑主回路的一局部，让它最小化。

       注意：

       1、It回路与Ip回路有局部重叠〔才能构成拓扑〕，因此It回路〔应该〕是在Ip回路〔已经布置好的〕根底上的延伸。

       2、有时候这两个回路的布局有冲突，一般应以Ip 回路为主。

       3、对于隔离拓扑，It回路被变压器分隔成原边和付边两局部，应分开最小化布置。

       4、 如果It回路有个接地点，那么这个接地点应与上述接地中心重合，不能布置到一个点时，也要尽量缩短距离，同时留心这段地线上的It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板布局的大致方位根本上确定了。

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，它就是要让电路看上去更加符合理论波形，拿掉毛刺、拿掉尖峰。

另一层意思是：

它会更硬一些〔可能对EMC某些频段不利〕。

      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本钱也是最小。

关键词三：

接地中心

                              图二

         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，你的地线根本上就安静了，你的板总体上也安静了。

因此，主电路的其他局部：

桥在哪？

输入输出端子在哪？

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A-GND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，现在是控制局部。

根据以上布局，已经知道了接地中心，同时也能够看出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准确驱动来表现，因此驱动环路要优先布置。

目的只有一个：

保持驱动波形的正确和纯粹。

因此：

要领三：

驱动电流Ig回路最小化〔第三个圈〕

                      图三

 插入[爱国分子]

单点节点更好的是如下图〔来自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，直接连在芯片地上，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〕：

插入[pq2620]

这个帖子看了好久，学习了好久，最近遇到几家芯片对布局地线要求非常高比如SY的芯片布局就和nc965的布局才能正常工作。

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，但是地线接点比拟坑，直接接到VCC电容上也不行，不行近并且最好所有地开个大面积铺铜。

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，因为驱动电流本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，完全要仰仗这个电容来撑住。

——这一布线原如此对任何一个芯片〔电路〕都适用，即：

每个IC的Vcc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GND-gnd可能会拉开距离，这就形成了第二个接地中心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。

如下列图，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：

驱动被供电干扰。

 基于这个原因，驱动电路的滤波电容Cg的VCC端的输入输出连接也需要分开走线。

      2、其他电路单元的电流一般很弱，如果连接到其他地方，如此会使GND-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一点接地，否如此，除了可能因上述Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv等强电流窜进自己的地线形成干扰外，还可能通过共用地线相互干扰。