不要讓我們的糟糕的電源布局毀了美好的一天

我們是否設(shè)計了一個電源，后來才發(fā)現(xiàn)我們的布局效率低下?按照這些關(guān)鍵提示創(chuàng)建電源布局并避免調(diào)試壓力。什么是電源設(shè)計的布局?你知道嗎?一個完美的電路設(shè)計，電源布局顯得尤為重要。由于不同的設(shè)計方案的出發(fā)點不同，而有所差異，但是電源的主要作用不會太大的偏差。

事實是，很多不同的解決方案都是殊途同歸;如果設(shè)計不是真的一團糟，多數(shù)電源都是可以正常工作的。

當然，這其中也有一些通用性規(guī)則，例如：

?不要在快速切換信號中運行敏感信號。換言之，不要在開關(guān)節(jié)點下運行反饋跟蹤。

?確保功率載荷跟蹤和接地層大小足以支持當前的電流。

?盡量保持至少一個連續(xù)的接地層。

?使用足夠的通孔(通常以每個通孔1A開始)，將接地層相連。

除了這些基本的布局規(guī)則，我通常首先會識別開關(guān)回路，然后確定哪些回路具有高頻開關(guān)電流。

1. 電源的布局對設(shè)計的成功至關(guān)重要。

很多時候，我在實驗室里花費數(shù)小時甚至數(shù)天時間試圖找出一個噪音問題或某種無法解釋的奇怪行為。其中一些問題甚至?xí)尳?jīng)驗最豐富的工程師感到困惑。在設(shè)計開始時花一點額外的時間審查并確保正確完成電源布局可以節(jié)省實驗室中數(shù)小時的調(diào)試時間。

2. 在系統(tǒng)中正確放置高 di/dt 電容器是良好的第一步。

降壓轉(zhuǎn)換器中的輸入電容器會出現(xiàn)幅度相當大的不連續(xù)電流階躍。本質(zhì)上，這些電容器在高端 MOSFET 導(dǎo)通期間提供輸出電流，而在其關(guān)閉時則不提供任何電流。這種應(yīng)力會在這些組件中產(chǎn)生非常高的 RMS 電流。升壓轉(zhuǎn)換器中的輸出電容器也是如此。反激式轉(zhuǎn)換器在輸入和輸出電容器上都有高 di/dt 電流階躍。確保開關(guān)和這些電容器產(chǎn)生的環(huán)路最小化非常重要。具有良好旁路的降壓轉(zhuǎn)換器和具有需要改進的旁路的降壓轉(zhuǎn)換器的示例。

關(guān)于好與壞的幾點需要注意：

1. 最小化 VIN 和 GND 之間的環(huán)路

2. 使用多個過孔將 GND 側(cè)連接到大平面

3. 將較小外殼尺寸的電容器放置在靠近 MOSFET 的位置

4. 使用大平面連接電源總線

3. 電容放置不當會導(dǎo)致噪聲、振鈴、EMI 問題以及對其他信號和系統(tǒng)的干擾。

由于電容器放置不當而導(dǎo)致的寄生電感會導(dǎo)致許多可能難以解決的問題。如果發(fā)生這種情況，則需要采取措施減少影響。這些可能包括添加電阻器以減慢開關(guān)或緩沖電路以幫助吸收不需要的能量。如果可以避免這種情況，這兩種方法都會導(dǎo)致系統(tǒng)損失，因此是不可取的。

PCB布局是一個包含許多資源的廣泛主題，這只是一個例子。

降壓轉(zhuǎn)換器的電容器放置是電路板布局中最重要的問題之一。這通常是我在審查董事會時檢查的第一件事。然而，這只是一個非常重要的話題中的一小部分，不能一目了然。電源布局正如一種藝術(shù)形式一般，每個人都有自己的方式，而且很多時候也會起效。需要確保的一點是，在您確定功率級的零件位置時，首先確定高頻開關(guān)回路;這樣您便可為自己節(jié)約時間、免除煩惱。以上就是電源設(shè)計的布局解析。