印制電路板的制作

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1、印制電路板的制作???所有開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)的最后一步就是印制電路板(PCB)的線(xiàn)路設(shè)計(jì)。如果這部分設(shè)計(jì)不當(dāng)，PCB也會(huì)使電源工作不穩(wěn)定，發(fā)射出過(guò)量的電磁干擾(EMI)。設(shè)計(jì)者的作用就是在理解電路工作過(guò)程的基礎(chǔ)上，保證PCB設(shè)計(jì)合理。???開(kāi)關(guān)電源中，有些信號(hào)包含豐富的高頻分量，因而任何一條PCB引線(xiàn)都可能成為天線(xiàn)。引線(xiàn)的長(zhǎng)和寬影響它的電阻和電感量，進(jìn)而關(guān)系到它們的頻率響應(yīng)。即使是傳送直流信號(hào)的引線(xiàn)，也會(huì)從鄰近的引線(xiàn)上引入RF(射頻)信號(hào)，使電路發(fā)生故障，或者把這干擾信號(hào)再次輻射出去。所有傳送交流信號(hào)的引線(xiàn)要盡可能短且寬。這意味著任何與多條功率線(xiàn)相連的功率器件要盡可能緊挨在

2、一起，以減短連線(xiàn)長(zhǎng)度。引線(xiàn)的長(zhǎng)度直接與它的電感量和電阻量成比例，它的寬度則與電感量和電阻量成反比。引線(xiàn)長(zhǎng)度就決定了其響應(yīng)信號(hào)的波長(zhǎng)，引線(xiàn)越長(zhǎng)，它能接收和傳送的干擾信號(hào)頻率就越低，它所接收到的RF(射頻)能量也越大。主要電流環(huán)路???每一個(gè)開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部都有四個(gè)電流環(huán)路，每個(gè)環(huán)路要與其他環(huán)路分開(kāi)。由于它們對(duì)PCB布局的重要性，下面把它們列出來(lái)：???1．功率開(kāi)關(guān)管交流電流環(huán)路。???2．輸出整流器交流電流環(huán)路。???3．輸入電源電流環(huán)路。???4．輸出負(fù)載電流環(huán)路。???圖59a、b、c畫(huà)出了三種主要開(kāi)關(guān)電源拓?fù)涞沫h(huán)路。???通常輸入電源和負(fù)載電流環(huán)路并沒(méi)有什么問(wèn)題。這兩

3、個(gè)環(huán)路上主要是在直流電流上疊加了一些小的交流電流分量。它們一般有專(zhuān)門(mén)的濾波器來(lái)阻止交流噪聲進(jìn)入周?chē)碾娐?。輸入和輸出電流環(huán)路連接的位置只能是相應(yīng)的輸入輸出電容的接線(xiàn)端。輸入環(huán)路通過(guò)近似直流的電流對(duì)輸入電容充電，但它無(wú)法提供開(kāi)關(guān)電源所需的脈沖電流。輸入電容主要是起到高頻能量存儲(chǔ)器的作用。類(lèi)似地，輸出濾波電容存儲(chǔ)來(lái)自輸出整流器的高頻能量，使輸出負(fù)載環(huán)能以直流方式汲取能量。因此，輸入和輸出濾波電容接線(xiàn)端的放置很重要。如果輸入或輸出環(huán)與功率開(kāi)關(guān)或整流環(huán)的連接沒(méi)有直接接到電容的兩端，交流能量就會(huì)從輸入或輸出濾波電容上流進(jìn)流出，并通過(guò)輸入和輸出電流環(huán)“逃逸”到外面環(huán)境中。???功

4、率開(kāi)關(guān)和整流器的交流電流環(huán)路包含非常高的PWM開(kāi)關(guān)電源典型的梯形電流波形。這些波形含有延展到遠(yuǎn)高于基本開(kāi)關(guān)頻率的諧波。這些交流電流的峰值有可能是連續(xù)輸入或輸出直流電流的2～5倍。典型的轉(zhuǎn)換時(shí)間大約是50ns，因而這兩個(gè)環(huán)路最有可能產(chǎn)生電磁干擾(EMI)。???在電源PCB制作中，這些交流電流環(huán)路的布線(xiàn)要在其他引線(xiàn)之前布好。每個(gè)環(huán)路由三個(gè)主要器件組成：濾波電容、功率開(kāi)關(guān)管或整流器、電感或變壓器。它們的放置要盡可能靠近。這些器件的方向也要確定好，以使它們之間的電流通路盡可能短。圖60就是關(guān)于Buck(或降壓)變換器功率部分布局的一個(gè)很好的例子。??????????????

5、????????????????????????????????????圖60??這些電流環(huán)路的布線(xiàn)，對(duì)變換器效率測(cè)量也會(huì)產(chǎn)生影響。如果這些引線(xiàn)上的電壓降比較大，變換器效率就顯得比較低，這是因?yàn)樗ぷ鲿r(shí)的電壓降低了(因而電流要增大)。但是，如果用數(shù)字電壓表(DVM)或儀器來(lái)測(cè)量效率，輸入電壓端上測(cè)得的值比它實(shí)際的大，從而得出一個(gè)錯(cuò)誤的比較大的Ⅵ乘積結(jié)果。?開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的接地?電源地代表的是上面介紹的電流環(huán)路底下的支路。電源地作為電路的共同電位參考點(diǎn)，在電路中起著非常重要的作用，因而在布置PCB的時(shí)候，電源地的安排要十分小心。把這些地混淆的話(huà)，會(huì)引起電源工作不穩(wěn)定。?另

6、外，要考慮的一個(gè)地是連接控制集成電路和與之相關(guān)的無(wú)源器件的地，即控制地。這個(gè)地非常敏感，因而要在其他的交流電流環(huán)路都布置好后再放置?？刂频嘏c其他地要通過(guò)一些特定的點(diǎn)連接，總的來(lái)說(shuō)，這個(gè)連接點(diǎn)是產(chǎn)生控制IC所要檢測(cè)的小電壓的所有器件的公共連接點(diǎn)。它包括電流型變換器電流檢測(cè)電阻的公共接點(diǎn)和輸出端電阻分壓器的下端。這樣的目的是減小檢測(cè)部分與電壓誤差或電流放大器敏感的輸入端之間的連接而引入的噪聲。如果控制地接到其他位置，主電路那些環(huán)路產(chǎn)生的噪聲會(huì)加到控制信號(hào)上，影響控制IC的正常工作。?主要變換拓?fù)涞牡鼐€(xiàn)安排見(jiàn)圖61。?每條大電流的地線(xiàn)要短而寬。作為一般的規(guī)則，除控制地外，輸

7、入濾波電容的公共端應(yīng)作為其他交流電流地的唯一接點(diǎn)。交流電壓節(jié)點(diǎn)?每個(gè)開(kāi)關(guān)電源中都有一個(gè)交流電壓最大的節(jié)點(diǎn)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)就是功率開(kāi)關(guān)漏極(或集電極)。無(wú)隔離DC-DC變換器中，這個(gè)節(jié)點(diǎn)與電感和續(xù)流二極管相連。變壓器隔離拓?fù)渲?，變壓器有多少個(gè)繞組，就有多少個(gè)交流節(jié)點(diǎn)。但從電氣上看，它們代表同一個(gè)節(jié)點(diǎn)，只是經(jīng)變壓器映射成這么多節(jié)點(diǎn)。對(duì)每一個(gè)交流節(jié)點(diǎn)都要單獨(dú)進(jìn)行仔細(xì)考慮。?交流節(jié)點(diǎn)會(huì)引起特有的問(wèn)題，交流電壓在發(fā)射EMI的同時(shí)，很容易通過(guò)電容方式耦合到不同層上鄰近的引線(xiàn)上。更為不利的是，這部分引線(xiàn)要作為功率開(kāi)關(guān)管和整流器的散熱部分，特別是在表面貼裝的電源中。從電氣