设计开关模式电源板布局

时间:2024-09-30
  这些无源元件中哪些在布局上优先于其他元件,为什么?
  在开关稳压器PCB 设计中,重要的规则是承载高开关电流的走线尽可能短。如果成功实施此规则,开关稳压器的大部分电路板布局都将得到正确解决。
  开关稳压器拓扑中的关键路径
  实现这种电路板布局的简单方法是什么?
  步是确定开关稳压器拓扑中的哪些路径至关重要。在这些路径中,电流随着开关转换而变化。图 2 显示了降压转换器的典型电路(降压拓扑) 。关键路径以红色显示。它们是全电流或无电流流动的连接线,具体取决于电源开关的状态。这些路径应尽可能短。对于降压转换器,输入电容器应尽可能靠近开关稳压器 IC 的 VIN 和 GND 引脚。

  图 3 显示了升压拓扑电路的基本原理图。这里,低电压被转换为较高电压。再次,电流随着电源开关的切换而变化的电流路径以红色显示。有趣的是,输入电容器的放置位置并不重要。关键的是输出电容器的放置。它必须尽可能靠近反激二极管(或高侧开关)以及低侧开关的接地连接。

  图 2. 降压开关稳压器的示意图以及电流快速变化的路径以红色显示。图片由博多电力系统提供

  图 3. 升压开关稳压器的原理图和电流快速变化的路径以红色显示。图片由博多电力系统提供  
  之后,可以检查任何其他开关稳压器拓扑,以确定电源开关切换时电流如何变化。经典方法包括打印电路并使用三种不同颜色的笔绘制电流。一种颜色表示接通期间(即电源开关传导电流时)的电流。第二种颜色显示关闭期间(即电源开关关闭时)的电流。,第三种颜色用于仅用种或第二种颜色标记的所有路径。然后可以清楚地识别关键路径,其中电流随着电源开关的切换而变化。
  电路板布局设计重要的规则
  缺乏经验的电路设计人员通常认为开关稳压器的电路板布局是黑魔法。重要的规则是将迹线设计得尽可能短和紧凑,其中电流随开关转换而变化。这很容易解释,遵循逻辑关系,并且是开关模式电源设计中优化电路板布局的基础。
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