开关电源PCB设计要点：隔离式与反激式的剖析

本文主要探讨了开关电源的PCB设计原则和走线技巧，特别是针对隔离式开关电源的拓扑形式进行了深入分析，包括反激式和正激式的特性和应用场景，并强调了反激电源变压器漏感的重要参数。 在开关电源设计中，首先需要了解的是开关电源的工作原理。开关电源通过开关三极管的高频切换，实现电压的提升或降低，其本质是一个振荡电路。这种转换方式不仅用于电源系统，还广泛应用于各种电子设备中。根据是否隔离，开关电源可以分为隔离式和非隔离式，本文主要讨论隔离式。 隔离式开关电源主要分为正激式和反激式。反激式电源在原边导通时副边截止，能量通过变压器储能并在原边截止时释放，通常适用于小功率应用。正激式电源则在原边导通的同时副边输出，能量直接通过变压器传递，适用于中等到大功率场景。具体选择哪种拓扑，取决于电源的功率需求和电压水平。 反激式电源因其结构简洁、节省空间而在中小功率应用中广泛使用。然而，输出功率的限制主要与其变压器的漏感有关。漏感是一个关键参数，它允许变压器储存能量并防止铁芯饱和。为了优化磁路，通常会在铁芯中设置气隙以增加磁阻。同时，设计中要注意减小脉冲电压连线长度，缩小脉冲电流环路，以及正确布置输入输出滤波电容和X、Y电容的位置，以提高电源性能和EMI抑制。 在PCB走线方面，输入开关管到变压器的连线应尽可能短，以减少开关噪声的影响。输出部分，变压器到整流管的连接线也应短且直接，以降低损耗。输入滤波电容正极到变压器，再到开关管负极的回路应保持最小，输出部分则需确保变压器出端到整流管、输出电感到电容的路径紧凑，同时X电容靠近输入端，Y电容连接至机壳地或FG，以增强电磁兼容性。 开关电源的PCB设计需要综合考虑拓扑结构、元器件布局、走线策略等多个因素，以确保电源的高效、稳定运行。设计师应根据具体的应用需求和功率等级，灵活选用反激或正激拓扑，并遵循以上设计原则和技巧，以实现最佳的电源性能。