非隔離式開關(guān)電源的PCB布局考慮

一個良好的布局設(shè)計可優(yōu)化效率，減緩熱應(yīng)力，并盡量減小走線與元件之間的噪聲與作用。這一切都源于設(shè)計人員對電源中電流傳導(dǎo)路徑以及信號流的理解。
當一塊原型電源板首次加電時，最好的情況是它不僅能工作，而且還安靜、發(fā)熱低。然而，這種情況并不多見。

開關(guān)電源的一個常見問題是“不穩(wěn)定”的開關(guān)波形。有些時候，波形抖動處于聲波段，磁性元件會產(chǎn)生出音頻噪聲。如果問題出在印刷電路板的布局上，要找出原因可能會很困難。因此，開關(guān)電源設(shè)計初期的正確PCB布局就非常關(guān)鍵。

電源設(shè)計者要很好地理解技術(shù)細節(jié)，以及最終產(chǎn)品的功能需求。因此，從電路板設(shè)計項目一開始，電源設(shè)計者應(yīng)就關(guān)鍵性電源布局，與PCB布局設(shè)計人員展開密切合作。

一個好的布局設(shè)計可優(yōu)化電源效率，減緩熱應(yīng)力；更重要的是，它最大限度地減小了噪聲，以及走線與元件之間的相互作用。為實現(xiàn)這些目標，設(shè)計者必須了解開關(guān)電源內(nèi)部的電流傳導(dǎo)路徑以及信號流。要實現(xiàn)非隔離開關(guān)電源的正確布局設(shè)計，務(wù)必牢記以下這些設(shè)計要素。

布局規(guī)劃

對一塊大電路板上的嵌入dc/dc電源，要獲得最佳的電壓調(diào)節(jié)、負載瞬態(tài)響應(yīng)和系統(tǒng)效率，就要使電源輸出靠近負載器件，盡量減少PCB走線上的互連阻抗和傳導(dǎo)壓降。確保有良好的空氣流，限制熱應(yīng)力；如果能采用強制氣冷措施，則要將電源靠近風(fēng)扇位置。

另外，大型無源元件(如電感和電解電容)均不得阻擋氣流通過低矮的表面封裝半導(dǎo)體元件，如功率MOSFET或PWM控制器。為防止開關(guān)噪聲干擾到系統(tǒng)中的模擬信號，應(yīng)盡可能避免在電源下方布放敏感信號線；否則，就需要在電源層和小信號層之間放置一個內(nèi)部接地層，用做屏蔽。

關(guān)鍵是要在系統(tǒng)早期設(shè)計和規(guī)劃階段，就籌劃好電源的位置，以及對電路板空間的需求。有時設(shè)計者會無視這種忠告，而把關(guān)注點放在大型系統(tǒng)板上那些更“重要”或“讓人興奮”的電路。電源管理被看作事后工作，隨便把電源放在電路板上的多余空間上，這種做法對高效率而可靠的電源設(shè)計十分不利。

對于多層板，很好的方法是在大電流的功率元件層與敏感的小信號走線層之間布放直流地或直流輸入/輸出電壓層。地層或直流電壓層提供了屏蔽小信號走線的交流地，使其免受高噪聲功率走線和功率元件的干擾。

作為一般規(guī)則，多層PCB板的接地層或直流電壓層均不應(yīng)被分隔開。如果這種分隔不可避免，就要盡量減少這些層上走線的數(shù)量和長度，并且走線的布放要與大電流保持相同的方向，使影響最小化。

功率級的布局

開關(guān)電源電路可以分為功率級電路和小信號控制電路兩部分。功率級電路包含用于傳輸大電流的元件，一般情況下，要首先布放這些元件，然后在布局的一些特定點上布放小信號控制電路。

大電流走線應(yīng)短而寬，盡量減少PCB的電感、電阻和壓降。對于那些有高di/dt脈沖電流的走線，這方面尤其重要。