一文看懂開關(guān)電源PCB排版的基本要點

0 引言

為了適應(yīng)電子產(chǎn)品飛快的更新?lián)Q代節(jié)奏，產(chǎn)品設(shè)計工程師更傾向于選擇在市場上很容易采購到的AC/DC適配器，并把多組直流電源直接安裝在系統(tǒng)的線路板上。由于開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾會影響到其電子產(chǎn)品的正常工作，正確的電源PCB排版就變得非常重要。開關(guān)電源PCB排版與數(shù)字電路PCB排版完全不一樣。在數(shù)字電路排版中，許多數(shù)字芯片可以通過PCB軟件來自動排列，且芯片之間的連接線可以通過PCB軟件來自動連接。用自動排版方式排出的開關(guān)電源肯定無法正常工作。所以，沒計人員需要對開關(guān)電源PCB排版基本規(guī)則和開關(guān)電源工作原理有一定的了解。

1 開關(guān)電源PCB排版基本要點

l.1 電容高頻濾波特性

圖1是電容器基本結(jié)構(gòu)和高頻等效模型。

電容的基本公式是

式(1)顯示，減小電容器極板之間的距離(d)和增加極板的截面積(A)將增加電容器的電容量。

電容通常存在等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)二個寄生參數(shù)。圖2是電容器在不同工作頻率下的阻抗(Zc)。

一個電容器的諧振頻率(fo)可以從它自身電容量(C)和等效串聯(lián)電感量(LESL)得到，即

當(dāng)一個電容器工作頻率在fo以下時，其阻抗隨頻率的上升而減小，即

當(dāng)電容器工作頻率在fo以上時，其阻抗會隨頻率的上升而增加，即

當(dāng)電容器工作頻率接近fo時，電容阻抗就等于它的等效串聯(lián)電阻(RESR)。

電解電容器一般都有很大的電容量和很大的等效串聯(lián)電感。由于它的諧振頻率很低，所以只能使用在低頻濾波上。鉭電容器一般都有較大電容量和較小等效串聯(lián)電感，因而它的諧振頻率會高于電解電容器，并能使用在中高頻濾波上。瓷片電容器電容量和等效串聯(lián)電感一般都很小，因而它的諧振頻率遠高于電解電容器和鉭電容器，所以能使用在高頻濾波和旁路電路上。由于小電容量瓷片電容器的諧振頻率會比大電容量瓷片電容器的諧振頻率要高，因此，在選擇旁路電容時不能光選用電容值過高的瓷片電容器。為了改善電容的高頻特性，多個不同特性的電容器可以并聯(lián)起來使用。圖3是多個不同特性的電容器并聯(lián)后阻抗改善的效果。