这是一个在消费类电子产品上运用的降压式开关电源事理图。设计职员应能在此线路图上区分出功率电路中元器件和掌握旗子暗记电路中元器件。如果设计者将该电源中所有的元器件当作数字电路中的元器件来处理,则问题会相称严重。常日首先须要知道电源高频电流的路径,并区分小旗子暗记掌握电路和功率电路元器件及其走线。
一样平常来讲,电源的功率电路紧张包括输入滤波电容、输出滤波电容、滤波电感、高下端功率场效应管。掌握电路紧张包括 PWM 掌握芯片、旁路电容、自举电路、反馈分压电阻、反馈补偿电路。

一个范例降压式开关电源事理图(12V 输入,3.3V/15A 输出)
〔电源掌握电路(细线)、功率电路(粗线)〕
电源功率电路PCB排版
电源功率器件在 PCB 上精确的放置和走线将决定全体电源事情是否正常。设计职员首先要对开关电源功率器件上的电压和电流的波形有一定的理解。
下面显示一个降压式开关电源功率电路元器件上的电流和电压波形。
由于从输入滤波电容(Cin), 上端场效应管(S1)和下端场效应管(S2)中所流过的电流是带有高频率和高峰值的互换电流,以是由Cin-S1-S2所形成的环路面积要只管即便减小。同时由S2,L和输出滤波电容(Cout)所组成的环路面积也要只管即便减小。
开关电源功率电路上的电流和电压
如果设计者未按本文所述的要点来制作功率电路 PCB,很可能制作出如下所示的缺点的电源 PCB。
禁绝确的开关电源功率器件放置和走线
这个PCB排版存在许多缺点:
第一,由于Cin有很大的ESL,Cin的高频滤波能力基本上消逝;
第二,Cin-S1-S2和S2-L-Cout环路的面积太大,所产生的电磁噪音会对电源本身和周边电路造成很大滋扰;
第三,L的焊盘靠得太近,造成CP太大而降落了它的高频滤波功能;
第四,Cout焊盘引线太长,造成ESL太大而失落去了高频滤波功能。
这是一个比较好的电源功率电路PCB走线。Cin-S1-S2和S2-L-Cout环路的面积已掌握到最小。
S1的源极,S2的漏极和L之间的连接点是一整块铜片焊盘。由于该连接点上的电压是高频,S1、S2和L须要靠得非常近。虽然L和Cout之间的走线上没有高峰值的高频电流,但比较宽的走线可以降落直流阻抗的损耗使电源的效率得到提高。
如果本钱上许可,电源可用一壁完备是接地层的双面PCB,但必须把稳在地层上只管即便避免走功率和旗子暗记线。在电源的输入和输出端口还各增加了一个瓷片电容器来改进电源的高频滤波性能。
电源掌握电路 PCB 排版
电源掌握电路 PCB 排版也是非常主要的。不合理的排版会造成电源输出电压的漂移和振荡。掌握线路应放置在功率电路的边上,绝对不能放在高频互换环路的中间。旁路电容要只管即便靠近芯片的 VCC 和接地脚(GND)。反馈分压电阻最好也放置在芯片附近。芯片驱动至场效应管的环路也要只管即便减短。
电源排版基本要点 :
掌握芯片至上端和下端场效应管的驱动电路环路要只管即便短。
开关电源PCB排版实例
大家最在文章中看到的那个范例降压式开关电源PCB的元器件面走线图。此电源中采取了一个低价PWM掌握器(Semtech型号SC1104A)。PCB下层是一个完全的接地层。此PCB功率地层与掌握地层之间没有分隔。
可以看到该电源的功率电路由输入插座(PCB左上端)通过输入滤波电容器(C1,C2),S1,S2,L1,输出滤波电容器(C10,C11,C12,C13),一贯到输出插座(PCB右下端)。SC1104A被放置在PCB的左下端。
由于,在地层上功率电路电流不通过掌握电路,以是,无必要将掌握电路接地层与功率电路接地层进行分隔。如果输入插座是放置在PCB的左下端,那么在地层上功率电路电流会直接通过掌握电路, 这时就有必要将二者分隔。
降压式开关电源 PCB 上层图(下层是接地层)
开关电源PCB排版要点总结
8大要点:
1)旁路瓷片电容器的电容不能太大,而它的寄生串联电感应只管即便小,多个电容并联能改进电容的阻抗特性;
2)电感的寄生并联电容应只管即便小,电感引脚焊盘之间的间隔越远越好;
3)避免在地层上放置任何功率或旗子暗记走线;
4)高频环路的面积应尽可能减小;
5)过孔放置不应毁坏高频电流在地层上的路径;
6)系统板上不同电路须要不同接地层,不同电路的接地层通过单点与电源接地层相连接;
7)掌握芯片至上端和下端场效应管的驱动电路环路要只管即便短;
8)开关电源功率电路和掌握旗子暗记电路元器件须要连接到不同的接地层,这二个地层一样平常都是通过单点相连接。