2018有关开关电源印制板布线布局基本原则

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　　摘要：随着电力电子技术的发展，开关电源以其高效率、低功耗、体积小、重量轻的特点应用于军工产品、科研设备、自动化控制、液晶显示、监控安防，数码产品和仪器等多重领域。印制板是开关电源的基础部分，尺寸过大时，布线增长，阻抗增大，抗噪能力降低，尺寸过小，则需要考虑散热和元件相互影响的问题，而电磁兼容性是决定其性能指标的关键因素，本文阐述了开关电源印制板布线布局的基本原则，以保证其电磁兼容性好，开关电源的性能指标高。
　　关键词：开关电源；印制板；电磁兼容
　　1、开关电源
　　电源模块是一种电源供应器，有升压型和降压型，可为集成电路，微处理器，存储器等数字或模拟负载供电。
　　开关电源是现代电力电子技术的产物，通过控制开关管开通、关断的时间比来维持稳定的输出电压。随着电力电子技术的发展，开关电源技术也不断创新。目前，开关电源以其高效率、低功耗、体积小、重量轻等特点，代表了稳压电源的发展方向，成为了稳压电源的主流产品，也是高速发展的信息产业不可或缺的一种电源方式。
　　开关电源的发展在绿色环保、节约资源、电子控制小型化等方面都有重要意义。开关电源产品广泛应用于军工产品、科研设备、自动化控制、液晶显示、监控安防，数码产品和仪器等多重领域。
　　2、印制板设计合理的重要性
　　在设计开关电源印制板时，为了考虑质量好、造价低廉，首先考虑的是PCB的尺寸大小。PCB尺寸过大时，布线增长，阻抗增大，抗噪能力下降，成本也随之增加;但PCB尺寸过小，则需要考虑散热问题，和邻近元器件的干扰，除此之外，开关电源工作过程中的高频率也使其电磁干扰问题存在，所以其电磁兼容性，是不可忽略的重要考虑内容。印制板布线布局设计是影响开关电源性能的重要因素之一。
　　电磁兼容主要从减小干扰源的干扰信号，切断干扰信号的传播途径和增强电路本身的抗干扰能力三个方面入手。增加吸收电路，软开关技术，EMI滤波等，这都是在设计开关电源的过程中就注意到的。下面将重点介绍如何在印制板布线布局设计时，使其性能最好，电磁兼容性最强，从而保证产品质量。
　　3、印制板基本设计原则
　　开关电源印制板布线布局设计时，一般按照原理图，本着先大后小，先难后易的原则布置，重要、核心元器件在布局时需要优先考虑，且应根据原理图按照电流走向来安排元器件的位置，尽量使信号流通保持方向一致，特别需要注意下述的几个问题：
　　⑴、主要回路。开关电源中，输入滤波电容，高频变压器一次绕组，和开关管组成回路，高频变压器二次绕组、整流或续流二极管和输出滤波电容组成回路，这些回路都有较大脉冲电流。
　　在实际生产中，总结起来有4个这样的回路，分别是：输入整流滤波回路、功率开关回路、输出整流回路和输出滤波回路，这几个回路对EMC的传导和辐射都有非常大的影响，且对电路的稳定性及输出纹波和杂讯都有影响。其中功率开关回路和输出整流回路又是重中之重。这四个回路面积一定要小，布线要尽可能短粗，从而降低吸收回路的损耗，使电源的效率提高。
　　⑵、开关器件。开关器件，如功率开关管、次级整流管均属于发热器件，在电源模块工作过程中发热量较大。特别是功率开关管的集电极和次级整流管的阳极。PWM控制芯片工作时，温度过高会造成振荡频率漂移和基准电压偏差，从而影响开关电源的性能指标。在布线时，这些器件不能靠的很近，且覆铜面积(包括引线)一定要小，布线时不能出现锐角或者直角，尽可能布线呈圆弧形以减少此处的电磁发射对EMC的影响。
　　⑶、信号接地。开关电源共地在原理图中并没有明确的区分电源地和控制地，也称之为功率地和信号地。功率地作为大电流回路的共同电位参考点，在电路中起着非常重要的作用，在设计印制板时，布线要足够宽，必要时，要覆铜散热。一般情况下，我们在印制板布线设计时，会将功率地和信号地特意分开，单点接地，即大电流的开关功率地要与小电流的控制信号地分别汇流后再接地。
　　⑷、其他问题。IC的滤波电容要就近放置在IC的VCC与GND之间;次级整流后第一级滤波电容并联放置时，两颗电容的引线阻抗尽可能保持一致，这样就能保证两颗电容平均分担纹波电流，温度差异小，寿命一致;次级整流后第二级滤波电容的并联采用末端束尾的方式，让纹波电流以最短的路径通过滤波电容完成回路，保证纹波小，效果好。
　　除此之外，开关电源印制板布线布局设计，还应本着布线尽可能短，间距符合国家标准，高频、高压、大电流器件和低频、低压、小信号器件尽可能分开，模拟信号与数字信号分开，等一系列要求。
　　4、小结
　　印制板的布线布局设计直接关系着其电源模块的电磁兼容性和输出效率，决定着开关电源的性能指标，在实际生产中应严格按照其布线布局的基本原则，同时，还要在工作中不断积累相关经验，并做出改进，做到元器件摆放合理、互相之间影响最小，线路布局合适，才能保证做出符合标准的高性能开关电源。
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