优化过孔布局：高频电流与开关电源设计策略

在电子科技大学微波技术基础考研复试题中，一个重要知识点是关于过孔和焊盘在多层PCB设计中的合理布局。过孔，即Vias，用于连接不同层次的电路层，对于高频电路设计至关重要。过多的过孔可能会干扰高频电流的正常流动，导致地层上的线路受到电磁干扰。为了避免这种情况，设计师应避免在高频电流返回路径上密集布置过孔，尤其是那些关键的信号路径。如果确实需要在这些路径上放置过孔，应该确保它们之间的间距足够，以便高频电流能够顺畅通过，以减少电磁耦合。 正确的过孔放置策略如图12所示，它强调了合理的空间隔离和优化布局，以减少潜在的电磁干扰。此外，题干还提到了开关电源设计的基础概念。在开关电源中，开关管的工作并非简单的开闭，而是一个涉及多个状态转换的过程，包括从截止区到放大区再到饱和区，这需要借助微分方程来精确描述。实际操作中，开关管的导通时间（ton）被分解为导通延时（td）和上升时间（tr），而关闭时间（toff）则包括关闭延时（tstg）和下降时间（tf）。设计时，为了实现软启动，开关电源会先以低占空比运行，随着储能电容的充电，输出功率和电压逐渐增加至正常值。 开关电源的工作本质上是非稳定的，通过取样比较和脉宽调制控制输出电压。当输出电压偏离设定值时，系统会自动调整占空比，保持输出电压在平均值附近波动。初级线圈的电流和整流输出电流通常呈现锯齿波形状，而LED恒流驱动则是通过滤波器实现电压平滑，确保LED电流的稳定性。 这部分内容涵盖了高频PCB设计中的电磁兼容性原则，以及开关电源设计中的动态控制原理，这些都是电子工程师在实际工作中必须掌握的关键技能。