開關電源PCB布局對于電路有著怎樣的要求

PCB布局是開關電源研發過程中的極為重要的步驟和環節，關系到開關電源能否正常工作，生產是否順利進行，使用是否安全等問題。

開關電源PCB布局比起其它產品PCB布局來說都要復雜和困難，要考慮的問題要多得多，歸納起來主要有以下幾個方面的要求：

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PCB布局

2018-7-31 15:21 上傳

一。電路要求

1.PCB中的元器件必須與BOM一致。

2.線條走線必須符合原理圖，利用網絡聯機可以輕做到這一點。

3.線條寬度必須滿足最大電流要求，不得小于1mm/1A，以保證線條溫升不超過℃。為了減少電壓降有時還必須加寬寬度。

4.為了減小電壓降和損耗，視需要在線條上鍍錫二.EMI要求1.初級電路與次級電路分開布置。

2.交流回路， PFC、PWM回路，整流回路，，濾波回路這四大回路包圍的面積越小越好，即要求：

（1）各回路中功率組件彼此盡量靠近。

（2）功率線條（兩交流線之間、正線與地線之間）彼此靠近。

3.控制IC要盡量靠近被控制的MOS管。

4.控制IC周邊的組件盡量靠近IC布置，尤其是直接與IC連接的組件，如RT、CT電阻電容，校正網絡電阻電容，應盡量在IC對應PIN附近布置。 RT、CT 到PIN線條要盡量短。線路板打樣 https://www.jiepei.com/ 可以咨詢捷配，捷配PCB是一家線路板工廠。

5.PFC、PWM回路要單點接地。 IC周邊組件的地先接到IC地再接到MOS的S極，再由S極引到PFC電容負極。

6.反饋線條應盡量遠離干擾源（如PFC電感、 PFC二極管引線、 MOS管）的引線，不得與它們靠近平行走線。

7.數字地與仿真地要分開，地線之間的間距應滿足一定要求。

8.偏置繞阻的回線要直接接到PFC電容的負極。

9.功率線條（流過大電流的線條）要短而寬，以降低損耗，提高響應頻率，降低接收干擾頻譜范圍。。

10.在X電容、PFC電容引腳附近，銅條要收窄，以便充分利用電容濾波。

11.輸出濾波電容必要時可用兩個小電容并聯以減少ESR。

12.PFC MOS和D、PWM MOS散熱片必須接一次地，以減少共模干擾。

13.二次側的散熱片、變壓器外屏蔽應接二次地。

下面我們以一塊圖形處理PCB為例

在擺放好去耦電容后，可以看出所有外接口安裝在PCB的下方，外接電源也不例外，從實用性的角度出發，一般我們選擇把外接電源方向和接口方向擺放一只。通常是放在PCB板的左下角或者右下角。在圖中我們把外接電源放置在PCB的右下角（1號區域）。在PCB的右面我們劃分好了電源區域（上圖的1.2.3.4.5.6.7）。一般各級電源擺放順序是按照圖示來一直排列上去，可以減少總線的長度，電壓也是逐級遞減的，12V-5V-3V。

比如給CPU供電的電源，可以擺放在這個6號區域。給DDR供電的可以放在這個7號區域。

電源和供電元件直接遵循就近原則。有時候沒辦法離得很近，也沒有關系，可以飛線。但是一般不建議這么做。

以下是開關電源PCB布局對EMI的要求

1.開關電源的EMI源

開關電源的EMI干擾源集中體現在功率開關管、整流二極管、高頻變壓器等，外部環境對開關電源的干擾主要來自電網的抖動、雷擊、外界輻射等。

（1）功率開關管

功率開關管工作在On-Off快速循環轉換的狀態，dv/dt和di/dt都在急劇變換，因此，功率開關管既是電場耦合的主要干擾源，也是磁場耦合的主要干擾源。

（2）高頻變壓器

高頻變壓器的EMI來源集中體現在漏感對應的di/dt快速循環變換，因此高頻變壓器是磁場耦合的重要干擾源。

（3）整流二極管

整流二極管的EMI來源集中體現在反向恢復特性上，反向恢復電流的斷續點會在電感（引線電感、雜散電感等）產生高 dv/dt，從而導致強電磁干擾。

（4）PCB

準確的說，PCB是上述干擾源的耦合通道，PCB的優劣，直接對應著對上述EMI源抑制的好壞。

2.開關電源EMI傳輸通道分類

（一）傳導干擾的傳輸通道

（1）容性耦合

（2）感性耦合

（3）電阻耦合

a.公共電源內阻產生的電阻傳導耦合

b.公共地線阻抗產生的電阻傳導耦合

c.公共線路阻抗產生的電阻傳導耦合

（二）。輻射干擾的傳輸通道

（1）在開關電源中，能構成輻射干擾源的元器件和導線均可以被假設為天線，從而利用電偶極子和磁偶極子理論進行分析;二極管、電容、功率開關管可以假設為電偶極子，電感線圈可以假設為磁偶極子;（2）沒有屏蔽體時，電偶極子、磁偶極子，產生的電磁波傳輸通道為空氣（可以假設為自由空間）;（3）有屏蔽體時，考慮屏蔽體的縫隙和孔洞，按照泄漏場的數學模型進行分析處理。

3.開關電源EMI抑制的9大措施

在開關電源中，電壓和電流的突變，即高dv/dt和di/dt，是其EMI產生的主要原因。實現開關電源的EMC設計技術措施主要基于以下兩點：

（1）盡量減小電源本身所產生的干擾源，利用抑制干擾的方法或產生干擾較小的元器件和電路，并進行合理布局;（2）通過接地、濾波、屏蔽等技術抑制電源的EMI以及提高電源的EMS。

分開來講，9大措施分別是：

（1）減小dv/dt和di/dt（降低其峰值、減緩其斜率）（2）壓敏電阻的合理應用，以降低浪涌電壓（3）阻尼網絡抑制過沖

（4）采用軟恢復特性的二極管，以降低高頻段EMI（5）有源功率因數校正，以及其他諧波校正技術（6）采用合理設計的電源線濾波器（7）合理的接地處理

（8）有效的屏蔽措施

（9）合理的PCB設計

4.高頻變壓器漏感的控制

高頻變壓器的漏感是功率開關管關斷尖峰電壓產生的重要原因之一，因此，控制漏感成為解決高頻變壓器帶來的EMI首要面對的問題。

減小高頻變壓器漏感兩個切入點：電氣設計、工藝設計！

（1）選擇合適磁芯，降低漏感。漏感與原邊匝數平方成正比，減小匝數會顯著降低漏感。