开关电源设计布局与布线策略

"该文档详细介绍了开关电源设计的布局和布线原则，强调了高频电路布线的关键点，包括元件布局、布线策略以及对电磁兼容(EMC)性能的影响。文档提到了如何优化电源输出纹波指标，延长整机寿命，并提供了控制部分的布线技巧，特别关注了电流取样信号电路的处理。此外，还讨论了走线电流密度的计算和线路板设计规范，推荐使用线路板设计工具软件以提高效率和准确性。" 在开关电源设计中，布局是至关重要的一步，因为开关电源工作在高频率和高脉冲状态下，需要遵循高频电路的设计规则。布局时，应确保脉冲电压连线尽可能短，尤其是从输入开关管到变压器再到整流管的连接线。同时，脉冲电流环路应尽量小，比如从输入滤波电容正极到变压器，再到开关管返回电容负极的路径。对于输出部分，变压器的出端到整流管，再到输出电感和电容的回路，应该设计得紧凑且有效。 为了提高电源的电磁兼容性(EMC)，X电容应尽量靠近开关电源的输入端，输入线应避免与其他电路平行，并避开可能的干扰源。Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端，而共模电感应与变压器保持一定距离以减少磁耦合。如果处理困难，可以添加屏蔽层来改善这种情况。 在元件的布置上，发热器件如变压器、功率管和大功率电阻需要与电解电容保持一定距离，以防止热量影响电解电容的寿命。输出电容通常建议使用两只，一只靠近整流管，另一只靠近输出端子，这样可以更好地控制输出纹波。同时，小容量电容并联的效果通常优于单一大容量电容。 控制部分的布线需要格外注意，高阻抗弱信号电路的连线应尽量短，例如取样反馈环路，需要避免干扰。电流取样信号电路，特别是对于电流控制型电路，设计不当可能导致意外问题。以3843电路为例，正确的布线方式可以避免电流波形上出现干扰尖刺，从而保持理想的限流点。 布线时，应考虑电流密度，一般来说，线路板铜皮厚度为35μm时，走线可承受约1A/mm的电流。线宽通常应大于或等于0.3mm以保证机械强度。对于更高的电流密度，可以使用铜皮厚度为70μm的线路板。现代线路板设计软件提供了设计规范和自动化检查，能够帮助设计师节省时间，减少错误，提高设计的可靠性。 在对可靠性有较高要求的情况下，双面板常被选用，它具有适中的成本和较高的可靠性，尤其适用于布线密度较大的设计。通过合理布局和布线，可以确保开关电源的性能、稳定性和电磁兼容性。