开关电源设计 -PCB布局注意事项

edadoc · 发表于 2017-4-18 15:08:04

对于开关电源布局布线注意事项，许多关注高速先生的网友在上期问答环节和我们积极互动。那么接下来两期我就和大家分享一下平时我们在PCB设计中对于开关电源布局布线的注意事项。

开关电源布局注意事项

首先还是借用众多高速先生粉丝所提到的优先观点，不管是布局还是布线优先参考芯片datasheet，一般手册中都会给出layout guide指导，如下图1所示：

图1 ：某电源芯片layout guide

有了设计指导参考以后，貌似layout 工程师剩下就是看图设计？哈哈，当你的单板设计变成图2所示（很多时候我们单板空间有限，资料不是时时都能准备齐全的）：

图2：结构限制单板空间不足

这时我们又该怎么去权衡我们的设计？在平常设计开关电源时还是有一些设计经验可循的（特殊非常规类开关电源设计，一定要按datasheet设计）。

第一步：确定开关电源模块在PCB板上的位置，开关是一个强烈的EMI辐射源，应远离时钟、接口等敏感器件摆放，然后尽量的靠近我们的用电端，同时考虑散热和装配性等因素。

第二步：确定原理框图中主电源通道，地的区别（电源地、信号地、其他信号地）如下图3所示：主电流通道（红色）；地的区别（玫红色和青绿色）；反馈通道（蓝色）

图3

第三步：确定原理框图中各个部分的核心器件：输入滤波、开关管、控制电路、输出滤波器件的摆放。

1.开关管：布局紧凑，布局考虑大电流通道，输入输出的地能够直接相连。
2. 输入滤波：紧靠开关管，确保能做到大电流先滤波再进入开关管。
3. 输出滤波：紧靠开关管，确保大电流先滤波再进入单板平面。
4. 输入输出回路：MOS管回路，续流管回路要尽量小。
5. 控制电路：
（1）控制电路的比较电路，靠近控制芯片摆放；
（2）控制电路的采样电路，采样电阻放在输出滤波与比较电路的中间，布局时保证采样电路尽量靠近芯片管脚，靠近比较电路；
（3）控制电路本身的滤波网络，电容尽量靠近相应管脚；且相关控制信号器件也尽量靠近芯片。

下面我们来看看我们设计中常见到的开关电源的布局应用：

图4-1：原理图

图4-2：布局展示

此类电源在我们单板很常见吧！接下来我们看看下面的原理图和布局展示：

图5-1：原理图

图5-2：布局展示

是不是很熟悉的感觉，其实就是之前刘工讲解的那个原理图。从“IPC” 2016 PCB设计大赛中选取的！对于我们常见的开关电源的举例我们就先介绍到这里，对于复杂的电源转换（ PMU Charger 超高功耗模块等）如果大家有兴趣，后期可以和大家继续分享。