總結(jié)開(kāi)關(guān)電源的電感選擇和布局布線

開(kāi)關(guān)電源(SMPS， Switched-Mode Power Supply)是一種非常高效的電源變換器，其理論值更是接近100%，種類繁多。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分，有Boost、Buck、Boost-Buck、Charge-pump等;按開(kāi)關(guān)控制方式分，有PWM、PFM;按開(kāi)關(guān)管類別分，有BJT、FET、IGBT等。本次討論以數(shù)據(jù)卡電源管理常用的PWM控制Buck、Boost型為主。

開(kāi)關(guān)電源的主要部件包括：輸入源、開(kāi)關(guān)管、儲(chǔ)能電感、控制電路、二極管、負(fù)載和輸出電容。目前絕大部分半導(dǎo)體廠商會(huì)將開(kāi)關(guān)管、控制電路、二極管集成到一顆CMOS/Bipolar工藝的電源管理IC中，極大簡(jiǎn)化了外部電路。其中儲(chǔ)能電感作為開(kāi)關(guān)電源的一個(gè)關(guān)鍵器件，對(duì)電源性能的好壞有重要作用，同時(shí)也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師重點(diǎn)關(guān)注和調(diào)試的對(duì)象。隨著像手機(jī)、PMP、數(shù)據(jù)卡為代表的消費(fèi)類電子設(shè)備的尺寸正朝著輕、薄、小巧、時(shí)尚的趨勢(shì)發(fā)展，而這正與產(chǎn)品性能越強(qiáng)所要的更大容量、更大尺寸的電感和電容矛盾。因此，如何在保證產(chǎn)品性能的前提下，減小開(kāi)關(guān)電源電感的尺寸(所占據(jù)的PCB面積和高度)是本文要討論的一個(gè)重要命題，設(shè)計(jì)者將不得不在電路性能和電感參數(shù)間進(jìn)行折中(Tradeoff)。

任何事物都具有兩面性，開(kāi)關(guān)電源也不例外。壞的PCB布局布線設(shè)計(jì)不但會(huì)降低開(kāi)關(guān)電源的性能，更會(huì)強(qiáng)化EMC、EMI、地彈(grounding)等。在對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行布局布線時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題和遵循的原則也是本文要討論的另一重要命題。

一、共模電感的作用

共模電感是一種廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源中的電子元件，主要用于抑制電源輸入端的共模噪聲。當(dāng)電源輸入端發(fā)生干擾時(shí)，共模電感會(huì)將這些干擾信號(hào)濾除，保證電源輸出端的穩(wěn)定性和可靠性。

二、選用銅線的原則

在開(kāi)關(guān)電源中，銅線是連接共模電感與電源輸入端之間的重要元件。一般來(lái)說(shuō)，銅線的選擇應(yīng)符合以下原則：

1. 直徑要適中

銅線的直徑不能過(guò)細(xì)，否則會(huì)增加線路的電阻和電感，導(dǎo)致電源輸出端的紋波和噪聲增加。但是直徑也不能太粗，否則會(huì)增加線路的成本和占用空間。

2. 長(zhǎng)度要合適

銅線的長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，這有利于減少線路的電阻和電感，提高電源的效率和穩(wěn)定性。但是長(zhǎng)度也不能太短，否則會(huì)影響線路的布局和連接。

3. 走向要合理

銅線的走向應(yīng)根據(jù)電源的布局和連接方式來(lái)設(shè)計(jì)，盡量減少線路的相互干擾和耦合。常見(jiàn)的走向方式有直線、彎曲、繞圈等，具體要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇。

三、銅線的布局方法

在開(kāi)關(guān)電源中，銅線的布局是影響電源性能的關(guān)鍵因素之一。以下是一些常見(jiàn)的布局方法：

1. 采用對(duì)稱布局

對(duì)稱布局是一種常用的銅線布局方法，能夠減少線路的干擾和耦合。具體方法是將共模電感和電源輸入端分別放在布局的兩端，用比較短的銅線連接它們。

2. 排列方式要合理

排列方式也是影響銅線布局的重要因素之一。一般來(lái)說(shuō)，可以采用并排、錯(cuò)排、交錯(cuò)等方式來(lái)排列銅線，以減少線路的相互影響和干擾。

3. 增加屏蔽層

在一些高要求的應(yīng)用場(chǎng)合，可以在銅線周圍增加屏蔽層，以減少干擾和電磁泄漏。常見(jiàn)的屏蔽材料有鋁箔、銅箔、金屬網(wǎng)等。

四、結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了開(kāi)關(guān)電源共模電感銅線的選擇和布局方法，希望能夠?qū)ψx者有所幫助。在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)具體情況來(lái)選擇合適的銅線規(guī)格、長(zhǎng)度、走向和布局方式，以提高電源的性能和可靠性。