开关型调节器的电路板布局技术开关型调节器的电路板布局技术
当考虑怎样才能地为开关电源设计电路板时,首先考虑一下它的终目的,即提供一个特定数值的稳定电压。有
经验的设计人员会谨慎考虑电路的接地方法,从而获得稳定的电压。他们知道很难获得完美的接地方案 ― 因为
这不仅仅是接地问题,任何接地工作都会直接影响到电路的性能,设计人员还要特别注意各种稳压元件的位
置。 接地 让没有经验的工程师简单地画三条短线表示接地可能是一个误区,这个符号会给初学者一种错
觉,简单认为接地是一种理想情况。如果用一条较长的引线把电路的各种元器件连接到电源或电池的负端,您
可能从直觉上意识到这条地线并非理想的接地。这条引线表明电流通过地层或地线的电阻、电感流回电源,在
这个过程中会产
当考虑怎样才能地为开关电源设计电路板时,首先考虑一下它的终目的,即提供一个特定数值的稳定电压。有经验的设计
人员会谨慎考虑电路的接地方法,从而获得稳定的电压。他们知道很难获得完美的接地方案 ― 因为这不仅仅是接地问题,任
何接地工作都会直接影响到电路的性能,设计人员还要特别注意各种稳压元件的位置。
接地接地
让没有经验的工程师简单地画三条短线表示接地可能是一个误区,这个符号会给初学者一种错觉,简单认为接地是一种理
想情况。如果用一条较长的引线把电路的各种元器件连接到电源或电池的负端,您可能从直觉上意识到这条地线并非理想的接
地。这条引线表明电流通过地层或地线的电阻、电感流回电源,在这个过程中会产生相应的压降。因此,接地回路不会稳定在
一个理想的稳压值 ― 即通常所说的0V。
图图1所示boost转换器说明了考虑接地的重要性,该调节器依靠控制器IC内部的基准电压和两个反馈电阻产生特定的输出电
压。为了获得正确的反馈从而得到正确的输出电压,电压基准、电阻分压器以及输出电容必须处于同一电位。确切地说,控制
器的模拟地引脚(电压基准的地)和电阻分压器的地电位必须与输出电容的地电位相等。输出电容接地端的电压至关重要,因为
要求稳压器提供电压的负载通常紧靠着输出电容安装 ― 这部分地是反馈电压的参考端。
图1. 升压型开关转换器的电路板布局设计原则同样适用于其它拓扑的开关型调节器
另一原因是控制器需要的电压反馈,为了实现无抖动的开关操作,控制器需要在输出电压出现任何交流干扰时能够产生一
个准确的取样,而这个的取样是通过反馈网络得到的。
元件布局元件布局
除了接地方案,合理的布局稳压元件也很重要。例如,控制器内部的电压基准必须通过紧靠REF引脚安装的电容旁路;基
准电压的噪声会直接影响输出电压。同样,该旁路电容的地端必须连接到低噪声的参考地(与控制器的模拟地以及电阻分压器
的地端相连),远离嘈杂的功率地。这个低噪声参考地和嘈杂的功率地之间的隔离至关重要。
既然嘈杂的功率地和低噪声参考地终还是要连接到一起,为何还必须将二者隔离呢?为了防止较大的开关电流通过模拟小
信号的地回路进入电池或电源,这样的隔离是必需的。一旦出现这种状况,敏感信号的地回路遭到干扰;较大的开关电流流经
地回路的电阻、电感,使地回路的电平沿着路径发生变化。
了解嘈杂的功率电路有助于找寻将它与其余电路隔离开的方法。图图2描述了调节器的功率电路,包括两条电流路径:当
MOSFET导通时,电流流过输入回路;当MOSFET断开时,电流流过输出回路。将这两个环路的元件相互靠近布局,可以把
大电流限制在调节器的功率电路部分(远离低噪声元件的地回路)。C
IN
、L1和Q1必须相互靠近放置,C
IN
、L1、D1和C
OUT
也必
须相互靠近。图2特别指明了这两个环路以及需要靠近安装的元件。