PCB电源知多少 - 开关电源布线注意事项

edadoc2003

一博科技自媒体高速先生原创文|肖勇超

上期我们谈到了布局方面的注意事项，对于layout 工程师来说电源模块布局完成时，布线也就基本已经规划好，布局做好，布线自然水到渠成。


如下图1所示原理图：


图1

从原理图中我们可以看到：
a：主电流通道(红色）
b：地的区别（电源地 、信号地、其他信号地）
c：反馈通道（蓝色）
d：续流回路。


对于上述开关电源的布线的处理时，我们还是有以下事项需要注意：

开关管部分:  尽量粗短，一般用铺铜实现，考虑大电流通道。

输入输出滤波：注意到电源平面的过孔数目和位置，在滤波电容之后。

输入输出的地：用大铜皮连接到一起，多打地孔到平面（开关管特殊要求除外）。

控制电路的地：模拟地，与大电流地分开，单点接地。

控制电路的采样：模拟信号，采样点在输出滤波之后，如果有电流采样和电压采样，布成差分线的紧耦合形式，采样线尽量短，减小受干扰的空间。

控制电路的调制输出：模拟信号，不要在开关管下走长线，远离大电流的电源和地等区域。

下面我们还是借用芯片的datasheet图例来一起看一下开关电源布线的一些注意事项，如下图2所示：


图2：某电源芯片layout guide

从datasheet要求来看主要需要我们注意：

• 输入输出回路尽量小满足载流且满足共地。
• 模拟地与大电流地分开，单点接地。
• 反馈信号处理 以及芯片散热等。
  

在我们的实际设计应用中对于上述开关电源电路可能会进行优化调整如图3所示原理图，其主要核心部分还是一致，如图3所示是该模块原理图和布线展示的示例：


图3.1：SCH


图3.2：布线展示

我们可以从布线展示图中可以看到基本按照layout guide设计，但我们还需要注意以下细节：大电流通道滤波电路孔的位置和数量；输入输出地的铺铜共地连接；采样电路避免受干扰；芯片模拟地与大电流地的区分与单点相连，以及芯片的散热！


接着上期的“IPC”PCB设计大赛的开关电源，如下图4原理图和布线展示：


图4-1：原理图


图4-2：布线展示


从原理图中我们可以看出，控制芯片、mos管等元器件处理，大电流、电压反馈等细节我们需要特别注意。