开关电源布线要素
开关电源PCB排版基本要点
开关电源PCB排版基本要点
1. PCB设计概述
PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)是电子设备中一个重要的组成部分。开关电源PCB的设计是为了实现电源电路的稳定和高效工作。在设计PCB排版时,需要考虑各个元器件的布局和连线,以确保电路的性能和可靠性。
2. PCB尺寸和层数
在进行开关电源PCB排版时,需要确定PCB的尺寸和层数。PCB 的尺寸应根据电源模块和外部连接器的大小来确定,以确保元器件能够合理布局,并与其他电路板相连接。而层数则取决于所需电路的复杂程度和PCB的可用空间。通常,开关电源PCB可以采用2层或4层结构。
3. 元器件布局
在进行元器件布局时,需要根据电路原理图的要求,将不同的元器
件放置在合适的位置。一般来说,输入和输出滤波电容应尽量靠近电
源模块,以最大程度地减小电源线的电感影响。开关元件和控制芯片
应尽量靠近主要电源电路,以减小开关电压和控制信号的传输损耗。
同时,还要考虑元器件之间的间距和连线的方向,以便于布线和维修。
4. 连接线和走线规划
在进行PCB排版时,合理的连接线和走线规划是非常重要的。首先,要确保电源线和信号线之间有足够的间距,以减小互相的干扰。其次,需要避免信号线和高电压线路的交叉,以避免干扰和短路的风险。另外,要尽量缩短连接线的长度,以减小信号传输的延迟和损耗。最后,要合理设置地线和电源线的走向,并确保它们之间的连通性,以避免
地回路干扰和功率线路的损耗。
5. 确保供电和散热性能
在进行开关电源PCB排版时,供电和散热性能是需要重点考虑的因素。为了保证供电性能,应尽量减少电源线的电阻和电感,以提高功率传输效率。此外,还要合理选择电源线的截面积和排线宽度,以满足电流要求。对于散热性能,则需要合理设置散热器的位置和尺寸,以确保电源模块和其他高功率器件的稳定工作温度。
开关电源的PCB布局走线
首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。
1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变
压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避
免与其他电路平行,应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免
磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
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控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短
如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样
信号电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧
现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
开关电源的pcb设计规范
开关电源的PCB设计规范
在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:
一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出.
二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil. 焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开.
三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: 1. 电源开关交流回路
2. 输出整流交流回路
3. 输入信号源电流回路
4. 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源的PCB布线设计要点
1. 引言
开关电源是广泛应用于各种电子设备中的一种电源类型,通过开关器件的开关操作实现输入电压到输出电压的变换。在开关电源的设计过程中,PCB布线的合理设计非常重要,它直接影响着开关电源的性能和可靠性。本文将介绍开关电源的PCB布线设计要点,帮助设计工程师充分了解开关电源布线设计的关键问题和技巧。
2. PCB布线设计概述
PCB布线设计是指将电路连接到PCB上的过程。开关电源的PCB 布线设计需要考虑以下几个方面:
•信号完整性:保证信号传输的稳定性和准确性;
•电磁兼容性:减少电磁干扰和提高抗干扰能力;
•散热性能:确保开关电源的散热效果良好;
•电流回流:合理安排电流回流路径,避免电流集中引起压降过大;
•电源分布:优化电源分布,确保各部分电源供应稳定。
下面将从这几个方面详细说明开关电源的PCB布线设计要点。
3. 信号完整性
在开关电源的PCB布线设计中,要注意以下几个方面以保证信号完整性:
3.1 传输线长度和走向
对于高速信号线,应尽量缩短传输线的长度,减少信号的传输延迟和功率损耗。此外,还需要注意布线时信号线的走向,尽量避免信号线与干扰源的相交和平行布线。
3.2 地线和电源线布局
合理布置地线和电源线可以有效降低地回路的电流噪声和电源噪声。地线和电源线尽量平行布置,并使用大面积的跳线或地线分布可减少
回流电流的影响。
3.3 地孔和绕线
对于高频信号,应在信号线的连接位置加入地孔,以提高信号的接
地效果。对于较长的信号线,可采用绕线的方式来缩短信号路径,减
小信号传输时延。
开关电源布线规则
开关电源布线规则
开关电源发展至今,外围电路已经相当简洁,特别是DC-DC电源系统,通常仅由芯片、电感、肖特基、电容、电阻等几个器件构成,呈现出一副简单易用的样子。但是很多工程师在实际应用时或多或少吃过亏,明明按照原厂提供的电路去制作产品,却会出现各种各样的问题,如系统不能正常带载大电流、电感有噪声、输出电压不稳或波纹过大、产品已经量产但在运行一段时间后出现不良。通常情况下,以上不良现象均是由于前期在绘制PCB板时,没有按照开关电源布线规则来执行造成。当设计产品时,风险最低且最优的办法是直接将DEMO板上的电路走线直接拷贝到自己的产品中,但现实操作中由于种种原因这种做法不可行,需要工程师重新摆放元器件位置,重新进行布线。
简单介绍开关电源布线步骤。
1、输入端电容与肖特基摆放
对于开关电源来说,输入端通常采用电解电容与陶瓷电容组合使用(主要是经济实惠),电容具有储能与滤波作用,电解电容
给芯片提供瞬态电流,确保输入端电压不出现较大波动,陶瓷电容用来滤除输入端高频毛刺电压,给芯片内部逻辑电路提供纯净电源。因此在布局过程中,摆放好IC的位置后,就应该确定陶瓷电容的位置,使陶瓷电容靠近芯片的VIN与GND引脚;并且注意避免通过过孔进行连接,因为过孔会产生寄生电感,严重影响陶瓷电容滤波效果。对于降压电源来说,输入端电流为不连续电流,根据公式V=L*didt可知,变化的电流会在寄生电感上产生毛刺电压,若处理不好,此毛刺电压会影响系统稳定性,并导致IC失效。
在使用条件不变的情况下,di/dt基本不会变化,只好通过降低开关电流回路上的寄生电感来降低此毛刺电压。要降低寄生电感,就要降低电流回路长度,缩短开关电流回路长度的方法是,将输入端电解电容靠近芯片的VIN和肖特基的阳极,芯片的SW 引脚靠近肖特基的阴极,如“图2”所示。这样最大限度的降低其寄生电感,减少毛刺电压,提高系统稳定性,并可以降低辐射EMI。
开关电源的电感选择和布局布线
开关电源的电感选择和布局布线
开关电源(SMPS,Switched-Mode Power Supply)是一种非常高效的电源变换器,其理论值更是接近100%,种类繁多。按拓扑结构分,有Boost、Buck、Boost-Buck、Charge-pump等;按开关控制方式分,有PWM、PFM;按开关管类别分,有BJT、FET、IGBT等。本次讨论以数据卡电源管理常用的PWM控制Buck、Boost型为主。
开关电源的主要部件包括:输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。目前绝大部分半导体厂商会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar 工艺的电源管理IC中,极大简化了外部电路。其中储能电感作为开关电源的一个关键器件,对电源性能的好坏有重要作用,同时也是产品设计工程师重点关注和调试的对象。随着像手机、PMP、数据卡为代表的消费类电子设备的尺寸正朝着轻、薄、小巧、时尚的趋势发展,而这正与产品性能越强所要的更大容量、更大尺寸的电感和电容矛盾。因此,如何在保证产品性能的前提下,减小开关电源电感的尺寸(所占据的PCB面积和高度)是本文要讨论的一个重要命题,设计者将不得不在电路性能和电感参数间进行折中(Tradeoff)。
任何事物都具有两面性,开关电源也不例外。坏的PCB布局布线设计不但会降低开关电源的性能,更会强化EMC、EMI、地弹(grounding)等。在对开关电源进行布局布线时应注意的问题和遵循的原则也是本文要讨论的另一重要命题。
一开关电源占空比D、电感值L、效率η公式推导
开关电源的PCB布线要求
开关电源的PCB布线要求
开关电源是一种常见的电源之一。在集成电路的建设中,PCB布线设计是非常重要的,因为合理的PCB布线设计可以大大提高电路的稳定性和可靠性。特别是在开关电源中,良好的PCB布线设计可以保证电源的性能表现。因此,本文将介绍开
关电源的PCB布线要求。
1. 开关电源PCB布线的基本原则
布线设计应遵循以下原则:最短距离布线、线路走向自然、防止串信和互相干扰、保证信号传输质量、减少交叉、噪声与干扰。开关电源的PCB布线应遵循其工作原理和特征。因此,布线应考虑以下几个方面:
(1)控制单元和功率单元之间的布线
开关电源中,控制单元和功率单元之间的布线最好采用双面铜箔。两面分别贴附于不同的电路板侧面,通过足够的接地区域将控制单元与功率单元连接起来。此外,控制单元和功率单元之间的布线应避免走近其他信号线,以减少干扰和噪声。
(2)开关管的布局
在开关电源的设计中,布置开关管时,应考虑其焊盘的布局,避免电容器等元器件太近,导致开关管与其他元器件之间出现串扰和互相干扰的情况。同时,开关管布线的电感应该保持足够小,以减少噪声的产生。
(3)输入输出滤波
在开关电源中,输入和输出滤波电容应布置在尽可能近的地方,以便缩短电流路径,减小共模噪声,提高抗干扰性。
2. 开关电源PCB布线的具体实现
(1)输出过滤电路的布置
在开关电源中,输出过滤电容(Cout)、输出电感(LOut)和输出短路电菩(Rout)等元件构成的过滤电路主要是为了抵抗输出端的高频噪声,因此应尽可能在开关管的输出端背面布置上述元件,并较短距离地接线连接一起。为进一步减小信
开关电源如何布线
开关电源如何布线
首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。
1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避免与其他电路平行,应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
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。
控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧,现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源的PCB布线设计要点
开关电源(Switching Power Supply)是现代电子设备中常
用的一种电源。它由高频变压器、开关管等元器件组成,通过将交流变成直流供电,来满足各种类型的电子设备对于特定电压和电流的要求。在进行开关电源的设计时,PCB布线设计是
至关重要的步骤之一,因为合理的布线可以有效地提高电子设备的性能以及稳定性,而糟糕的布线则会导致电子设备出现故障,甚至引起火灾等危险。因此,在这篇文章中,我们将介绍开关电源的PCB布线设计要点,以便各位设计者在开发开关电源时避免常见的错误。
1. 电源引脚设计开关电源的输入是交流电,输出是直流电,因此,电源引脚的布局是很重要的。在设计过程中,应该将输入端和输出端的引脚分离,并尽量使用短导线连接。此外,输入端和输出端应该放在PCB板的两侧,以降低电磁干扰,同时应该在PCB板上标注输入和输出端口。
2.电源地设计:电源地是开关电源工作的关键部分。将电
源地独立出来,并保持与电源输入端和输出端相互分离。在电源输出端引出的输出电容器的一端应该与电源地衔接,大电容器的负极(-)和电源的负极也应该与电源地衔接。电源地应该选用大面积的铜箔,并连续布置在整个PCB板上,尽可能缩短接地路径,从而降低线路电阻。
3. PCB板布局设计开关电源有许多元器件,包括变压器、
电感、电容等。在进行PCB布局设计时,应该按照元器件进行
分区,避免相互影响和产生电磁干扰。应用大功率的电容器时要突出考虑均布在PCB两侧,将热量均衡分散,以免电容器高温跑错。
4. PCB布线设计:在进行PCB布线时,应采用短距离连接器设计。在进行布线之前,应先将元件在PCB上布局好,然后尽可能地使用短距离连接,控制最大的电路平面面积,避免布线太长,从而导致电磁干扰。特别是对于高频开关管,应该采用短、宽的PCB线路进行布线,以降低线路电阻和电感。
开关电源的PCB布局走线
首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。
1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变
压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避免与其他电路平行,应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。
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控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号
电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧
现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率 MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
开关电源布线安规要求
开关电源布线安规要求
布线基本原则
安全要求:
1.安规要求安全距离:
a.两线式:一次侧、二次侧安全距离:5.5mm min.(为防误差,预留6mm);
加1.0mm破沟则4.5mm min.(为防误差,预留5mm)
b.三线式:
一次侧、二次侧安全距离:5.5mm min.(为防误差,预留6mm);加1.0mm
破沟则4.5mm min.(为防误差,预留5mm)
一次侧、FG安全距离:3.0mm min.(必须确定为FG,否则仍然要预留
6mm;加1.0mm破沟则5mm)
c.ACL、ACN安全距离:2.5mm min.(加1.0mm破沟则1.5mm min.)
d.一次侧高压安全距离:1.5mm min.
e.保险丝两端铜箔安全距离:2.5mm min.(加1.0mm破沟则
1.5mm min.)
2.PWB制作,布线最小距离:
a.铜箔与铜箔:0.5mm min.
b.铜箔与焊点:0.75mm min.
c.焊点与焊点:1.0mm min.
d.铜箔与板边:0.25mm min.
e.孔边与孔边:1.0mm min.
f.孔边与板边:1.0mm min.
3.PWB制作,布线最小铜箔宽度:
a.2oz:0.5mm min.;1oz:0.3mm min.
b.电流承受力:1A/1.0mm min.(加锡则可减少为0.5mm min.)
电气要求:
1.一次侧电流路径:电路顺序;快捷方式(越短越佳)。
2.二次侧电流路径:电路顺序;快捷方式(越短越佳)。
3.CY1布线位置:一次侧接近大电容负端;二次侧接近变压器地端。
4.回授点布线位置:正回授端及负回授端接近输出端。
【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
Ref
【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,基本的东西最重要,关键的地方没整对,大方向都错了,谈何细节?匚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各字基本上是一层意思,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
:AR
*71
第一的好与不好,是电容及电感的位置不一样,C-L-C ” n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)
第一张图的n型滤波器的电容在电感之后,
第二张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
开关电源PCB设计流程及布线技巧
开关电源PCB设计流程及布线技巧在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析:
一、从原理图到PCB的设计流程
建立元件参数-》输入原理网表-》设计参数设置-》手工布局-》手工布线-》验证设计-》复查-》cam输出。
二、参数设置
相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开。
如图:
三、元器件布局
实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路:
(1)电源开关交流回路
(2)输出整流交流回路
(3)输入信号源电流回路
(4)输出负载电流回路输入回路
通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量。所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回
开关电源的设计要素
开关电源的设计要素
首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧,先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率,高脉冲状态,属于模拟电路中的一个
比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。
1、布局:脉冲电压连线尽可能短,其中输入开关管到变压器连线,输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端,输入线应避免与其他电路平行,应避开。Y电容应放置在机壳接地端子或FG 连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离,以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽,以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。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。
控制部分要注意:高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路,在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路,特别是电流控制型电路,处理不好易出现一些想不到的意外,其中有一些技巧,现以3843电路举例见图(1)图一效果要好于图二,图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺,由于干扰限流点比设计值偏低,图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路,开关管驱动电阻要靠近开关管,可提高开关管工作可靠性,这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
开关电源的PCB布线要求
开关电源的PCB布线设计
开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。许多情况下,一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作,原因是该电源的PCB排版存在着许多问题.
0、引言
为了适应电子产品飞快的更新换代节奏,产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC/DC适配器,并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作,正确的电源PCB排版就变得非常重要。开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。在数字电路排版中,许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列,且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以,没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。
1、开关电源PCB排版基本要点
1.1电容高频滤波特性
图1是电容器基本结构和高频等效模型。
电容的基本公式是
式(1)显示,减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到,即
当一个电容器工作频率在fo以下时,其阻抗随频率的上升而减小,即
当电容器工作频率在fo以上时,其阻抗会随频率的上升而增加,即
当电容器工作频率接近fo时,电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。
开关电源安装方案
开关电源安装方案
在现代生活中,开关电源已经成为了必不可少的电子设备。无
论是家庭还是工业中,开关电源都具有非常广泛的应用。然而,
在安装开关电源的过程中,很容易犯一些错误,这可能导致开关
电源不能正常工作,甚至对生命财产造成严重危害。因此,在安
装开关电源时,一定要认真仔细,采取正确的方案。
1. 确定安装位置和支撑结构
在安装开关电源之前,首先要选定一个合适的位置,并确定支
撑结构。开关电源的位置要保证有良好的通风和散热条件,尽量
不要受到日光直射或其他形式的热源影响。支撑结构可以采用钢
架或其他坚固且稳定的支撑结构,不得使用易碎或不牢固的材料。
2. 确定电气连接方式
在安装开关电源时,要正确地连接电气线路。首先,应该确保
电源线路中线、零线、安全地线连接正确,确保电源的安全性和
可靠性。其次,还需要根据具体的使用要求,选择开关电源的供
电方式并进行相应的操作。如果是使用交流电源,则需要将输入
电源线、输入电源地线、输出电源线和输出电源地线分别连接在相应的插座上。如果是使用直流电源,则需要将输入电源线、输出电源线和输入输出共地线分别连接在相应的插座上。
3. 安装电源过滤器
为了确保开关电源正常工作,需要在安装过程中安装电源过滤器。电源过滤器可以有效地减少电流中的脉动干扰,提高开关电源的稳定性和可靠性。一般情况下,电源过滤器可以采用集成电路、电阻、电容等元件进行组装,也可以使用现成的模块进行安装。
4. 安装冷却风扇
由于开关电源会产生热量,在安装过程中需要安装散热器来降低温度。一种常见的散热方式就是使用冷却风扇,通过将空气流动带走热量来实现散热。因此,在安装开关电源时,需要安装适当的冷却风扇,并合理设置其位置和角度,以确保空气的流动方向和速度符合散热的要求。
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Transformer noise Use a Y-cap or increase Y-cap size Use transformer E-shield or copper shield
Usually Caused by Output Diode Ringing. Add snubber to output diode Add bead to output diode (power dissipative) Add drain snubber
5
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EMI and PCB Layout Tips (Common-Mode Noise Reduction)
Shield the drain with copper planes and connect to to source to reduce the drain coupling to GND
EMI and PCB Layout Tips (Overview)
EMI and PCB Layout Tips
1
Confidential and Proprietary Copyright 2007
EMI and PCB Layout Tips (Flyback Power Supply Topology)
Common-Mode Choke
Common-Mode Choke
GND
Inductor in GND path reduces common-mode noise flow Needs to pass UL safety requirements
8
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10
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EMI and PCB Layout Tips (Flyback Critical Loops)
Primary Loop
T1
Snubber Loop
Secondary Loop
1
8
4
5
R
C
1
T1
8
1
T1
8
D
+
+
D C S
L
CONTROL
C
U
R D
4
5
4
5
C
X
F
TOPSwitch
Add by-pass cap if necessary to further shrink loop area
Keep Parts Close No Parts Inside Loops Keep Parts Close No Parts Inside Loops
● Propagation of Noise
– Conduction thru mains lines – Electromagnetic Radiation – Inductive Coupling – Capacitive Coupling
4
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EMI and PCB Layout Tips (Flyback Power Supply Topology)
● Key EMI Sources
– High di/dt current waveforms in the primary and secondary loops – High dv/dt voltage waveforms from switching transistor – Quick charging and discharging of parasitic capacitances in the transformer windings – Coupling between transistor and heatsink – Noise generated from diodes
Heatsink
N
Heatsink
Common-Mode Noise
G百度文库D
2
Confidential and Proprietary Copyright 2007
EMI and PCB Layout Tips (Flyback Power Supply Topology)
3
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6
Confidential and Proprietary Copyright 2007
EMI and PCB Layout Tips (Common-Mode Noise Reduction)
Primary shield will reduce coupling between primary and secondary windings Flux band reduces coupling between core and GND
23MHz ringing
Output rectifier voltage
Drain voltage
19
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EMI and PCB Layout Tips (Output Diode Snubber)
No ringing
Output rectifier voltage
Drain voltage
20
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EMI and PCB Layout Tips (Output Diode Snubber)
250 Vac 470 pF
250 Vac 470 pF
EMI and PCB Layout Tips (Y-Cap Connection)
Y-cap should have a dedicated trace to transformer pin
`
Incorrect
Correct
14
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EMI and PCB Layout Tips (Secondary Side Loops)
Keep Output diode loop very small Keep snubber outside to make loop small Use adjacent pins on transformer
15
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EMI and PCB Layout Tips (Capacitor Traces)
16
Confidential and Proprietary Copyright 2007
EMI and PCB Layout Tips (Capacitor Traces)
EMI and PCB Layout Tips (Common-Mode Noise Reduction)
Reduce loop size Reduce current amplitude Reduce di/dt speed Add snubbers to reduce dv/dt speed
Add electrostatic screen to heatsink assembly Or, connect heatisnk to source PI parts do not require this measure because the tab is connected to the source
Noise Current will bypass the filter components
`
`
Incorrect
Correct
18
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EMI and PCB Layout Tips (Output Diode Ringing)
Noise Current will bypass the filter components
`
`
Incorrect
Correct
17
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EMI and PCB Layout Tips (Capacitor Traces)
9
Confidential and Proprietary Copyright 2007
EMI and PCB Layout Tips (What are “Noisy” and “Quiet” Nodes?)
● Noisy nodes are those nodes which see high voltage switching signals. Potential on these nodes is rapidly changing over a switching period
Quiet Noisy Quiet Noisy
Quiet
• Quiet nodes are low impedance nodes which generally see little switching activity. Potential on these nodes is relatively constant over the switching period
EMI and PCB Layout Tips (Y-Cap Connection and Bypass Capacitor)
Add 10 nF cap to reduce loop further
Before
After
Connect Y cap directly to transformer pin
C O R E
Y-Cap Stirs current into Source to avoid leakage into GND
7
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EMI and PCB Layout Tips (Common-Mode Noise Reduction)
C2
1 2 3 4 5 6 12 11 10 9 8 7 D4 MBR1645
C2
1 2 3 4 12 11 10 9 8 7 47 680 pF 100 V D4 MBR1645
C9
2200 uF 10 V
5 6
C9
2200 uF 10 V
R5
C8
T1
EER28L
T1
EER28L
21
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EMI and PCB Layout Tips (Overview)
Differential
Common-Mode Primary-Side Generated Common-Mode Secondary-Side Generated
Differential Filtering Increase CMC choke size Increase X-cap size
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EMI and PCB Layout Tips (Primary and Snubber Loops)
Large drain copper area
`
Incorrect
12 Confidential and Proprietary Copyright 2007
The longer the input cable, the greater the coupling The longer the input cable, the greater the coupling
L
C O R E
di/dt H-Field Radiation
Capacitive Coupling of dv/dt E-Field Radiation
Correct
EMI and PCB Layout Tips (Y-Cap Connection)
Y-cap should have a dedicated trace to transformer pin
`
Incorrect
Correct
13
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