熱回路的走線要短而寬 - 如何做好非隔離式開關電源的PCB布局

2012年12月04日 10:28 來源:互聯(lián)網(wǎng) 作者:佚名 我要評論(0)



  圖3a給出了高di/dt電流路徑中的PCB寄生電感。由于存在寄生電感,因此脈沖電流路徑不僅會輻射磁場,而且會在PCB走線和MOSFET上產(chǎn)生大的電壓振鈴和尖刺。為盡量減小PCB電感,脈沖電流回路(所謂熱回路)布放時要有最小的圓周,其走線要短而寬。

  高頻去耦電容CHF應為0.1μF~10μF,X5R或X7R電介質(zhì)的陶瓷電容,它有極低的ESL(有效串聯(lián)電感)和ESR(等效串聯(lián)電阻)。較大的電容電介質(zhì)(如Y5V)可能使電容值在不同電壓和溫度下有大的下降,因此不是CHF的最佳材料。

  圖3b為降壓轉(zhuǎn)換器中的關鍵脈沖電流回路提供了一個布局例子。為了限制電阻壓降和過孔數(shù)量,功率元件都布放在電路板的同一面,功率走線也都布在同一層上。當需要將某根電源線走到其它層時,要選擇在連續(xù)電流路徑中的一根走線。當用過孔連接大電流回路中的PCB層時,要使用多個過孔,盡量減小阻抗。

  圖4顯示的是升壓轉(zhuǎn)換器中的連續(xù)電流回路與脈沖電流回路。此時,應在靠近MOSFET QB與升壓二極管D的輸出端放置高頻陶瓷電容CHF.

  升壓轉(zhuǎn)換器中的連續(xù)電流回路與脈沖電流回路

  圖5是升壓轉(zhuǎn)換器中脈沖電流回路的一個布局例子。此時關鍵在于盡量減小由開關管QB、整流二極管D和高頻輸出電容CHF形成的回路。

  升壓轉(zhuǎn)換器中的熱回路與寄生PCB電感(a);為減少熱回路面積而建議采用的布局(b)。

  圖5,本圖顯示的是升壓轉(zhuǎn)換器中的熱回路與寄生PCB電感(a);為減少熱回路面積而建議采用的布局(b)。

  圖6和圖7(略)提供了一個同步降壓電路的例子,它強調(diào)了去耦電容的重要性。圖6a是一個雙相12VIN、2.5VOUT/30A(最大值)的同步降壓電源,使用了LTC3729雙相單VOUT控制器IC.在無負載時,開關結點SW1和SW2的波形以及輸出電感電流都是穩(wěn)定的(圖6b)。但如果負載電流超過13A,SW1結點的波形就開始丟失周期。負載電流更高時,問題會更惡化(圖6c)。

  同步降壓電路的例子

  在各個通道的輸入端增加兩只1μF的高頻陶瓷電容,就可以解決這個問題,電容隔離開了每個通道的熱回路面積,并使之最小化。即使在高達30A的最大負載電流下,開關波形仍很穩(wěn)定。

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