PDF《图1是电容器基本结构和高频等效模型。》

5 匝绕组是按顺序绕制.这种线圈结构的CP值是

1 匝线圈等效并联电容值(C)的1/5.图7(b)电感的

5 匝绕组是按交叉顺序绕制.其中绕组

4 和5放置在绕组

1、

2、3 之间,而绕 组1和5非常靠近.这种线圈结构所产生的CP值是

1 匝线圈C值的两倍. (a)顺序绕 (b)交叉绕 图7不同线圈结构造成不同等效并联电容值 可以看到,相同电感量的两种电感的CP值居然相差达数倍.在高频滤波上如果一个电感的CP值太 大,高频噪音就会很容易地通过CP直接耦合到负载上.这样的电感也就失去了它的高频滤波功能. 图8显示了在一个PCB上Vin通过L至负载(RL)的不同走线方式.为了降低电感的CP,电感的二 个引脚应尽量远离.而Vin正极至RL和Vin负极至RL的走线应尽量靠近. (a)效果差的走线方式 (b)效果好的走线方式 图8滤波电路 PCB 走线方式 电源排版基本要点

2 电感的寄生并联电容应尽量小,电感引脚焊盘之间的距离越远越好. 1.3 镜像面 电磁理论中的镜像面概念对设计者掌握开关电源的 PCB 排版会有很大的帮助. 图9是镜像面的基 本概念. 图9(a)是当直流电流在一个接地层上方流过时的情景.此时在地层上的返回直流电流非常均匀地 分布在整个地层面上.图9(b)显示当高频电流在同一个地层上方流过时的情景.此时在地层上的返 回交流电流只能流在地层面的中间而地层面的两边则完全没有电流.一旦理解了镜像面概念,我们 很容易看到在图

10 中地层面上走线的问题. (a)直流 (b)交流 图9镜像面概念 假设图

10 中的地层面是开关电源 PCB 上的接地层 (Ground Plane), 设计人员应该尽量避免在地层 上放置任何功率或信号走线.一旦地层上的走线破坏了整个高频环路,该电路会产生很强的电磁波 辐射而破坏周边电子器件的正常工作. 图10 地层面上走线造成接地层的破坏 电源排版基本要点

3 避免在地层上放置任何功率或信号走线. 1.4 高频环路 开关电源中有许多由功率器件所组成的高频环路,如果对这些环路处理得不好的话,就会对电源的 正常工作造成很大影响.为了减小高频环路所产生的电磁波噪音,该环路的面积应该控制得非常小. 如图 11(a)所示,高频电流环路面积很大,就会在环路的内部和外部产生很强的电磁干扰.同样的 高频电流,当环路面积设计得非常小时,如图 11(b)所示,环路内部和外部电磁场互相抵消,整个 电路会变得非常安静. (a)环路面积大 (b)环路面积小 图11 高频环路 电源排版基本要点

4 高频环路的面积应尽可能减小. 1.5 过孔和焊盘放置 许多设计人员喜欢在多层 PCB 上放置很多过孔(VIAS).但是,必须避免在高频电流返回路径 上放置过多过孔.否则,地层上高频电流走线会遭到破坏.如果必须在高频电流路径上放置一些过 孔的话,过孔之间可以留出一些空间让高频电流顺利通过.图12 显示了过孔放置方式. 图12 过孔放置方式 电源排版基本要点

5 过孔放置不应破坏高频电流在地层上的流经. 设计者同时应注意不同焊盘的形状会产生不同的串联电感. 图13 显示了几种焊盘形状的串联电感 值. 图13 焊盘寄生串联电感 旁路电容(Decouple)的放置也要考虑到它的串联电感值.旁路电容必须是低阻抗和低 ESL 的瓷 片电容.但如果一个高品质瓷片电容在 PCB 上放置的方式不对,它的高频滤波功能也就消失了.图14 显示了旁路电容正确和错误的放置方式. (a)非常差 (b)一般 (c)好(d)最好 图14 旁路电容正确和错误的放置方式 1.6 电源直流输出 许多开关电源的负载远离电源的输出端口.为了避免输出走线受电源自身或周边电子器件所产生 的电磁干扰,输出电源走线必须像图 15(b)那样靠得很近,使输出电流环路的面积尽可能减小. (a)较大的电流环路 (b)较小的电流环路 图15 电源输出直流电流环路 1.7 地层在系统板上的分隔 新一代电子产品系统板上会同时有模拟电路、数字电路、开关电源电路.为了减小开关电源噪音 对敏感的模拟和数字电路........