開(kāi)關(guān)電源pcb排版基本要點(diǎn)-文庫(kù)吧
2025-06-02 04:14 本頁(yè)面
【正文】 類(lèi)似于一匝線圈的電感。高頻交流電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)B（t）將環(huán)繞在此環(huán)路的外部和內(nèi)部。如果高頻電流環(huán)路面積（AC）很大，就會(huì)在此環(huán)路的內(nèi)外部產(chǎn)生很大的電磁干擾。圖5 電感結(jié)構(gòu)和寄生等效并聯(lián)電容和電阻 電感的基本公式是 L=（5） 從式（5）可知，減小環(huán)路的面積（AC）和增加環(huán)路周長(zhǎng)（lm）可減小L。 電感通常存在等效并聯(lián)電阻（EPR）和等效并聯(lián)電容（CP）二個(gè)寄生參數(shù)。圖6是電感在不同工作頻率下的阻抗（ZL）。 圖6 電感阻抗（ZL）曲線 諧振頻率（f0）可以從電感自身電感值(L)和它的等效并聯(lián)電容值（CP）得到，即 f0=（6） 當(dāng)一個(gè)電感工作頻率在f0以下時(shí),電感阻抗隨頻率的上升而增加，即 ZL=j2πfL（7） 當(dāng)電感工作頻率在f0以上時(shí)，電感阻抗隨頻率的上升而減小，即 ZL=（8） 當(dāng)電感工作頻率接近f0時(shí)，電感阻抗就等于它的等效并聯(lián)電阻（REPR）。 在開(kāi)關(guān)電源中電感的CP應(yīng)該控制得越小越好。同時(shí)必須注意到，同一電感量的電感會(huì)由于線圈結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生不同的CP值。圖7就顯示了同一電感量的電感在二種不同的線圈結(jié)構(gòu)下不同的CP值。圖7（a）電感的5匝繞組是按順序繞制。這種線圈結(jié)構(gòu)的CP值是1匝線圈等效并聯(lián)電容值（C）的1/5。圖7（b）電感的5匝繞組是按交叉順序繞制。其中繞組4和5放置在繞組3之間，而繞組1和5非?？拷?。這種線圈結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的CP值是1匝線圈C值的兩倍。（a）順序繞 （b）交叉繞 圖7 不同線圈結(jié)構(gòu)造成不同等效并聯(lián)電容值 可以看到，相同電感量的兩種電感的CP值居然相差達(dá)數(shù)倍。在高頻濾波上如果一個(gè)電感的CP值太大，高頻噪音就會(huì)很容易地通過(guò)CP直接耦合到負(fù)載上。這樣的電感也就失去了它的高頻濾波功能。 圖8顯示了在一個(gè)PCB上Vin通過(guò)L至負(fù)載（RL）的不同走線方式。為了降低電感的CP，電感的二個(gè)引腳應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。而Vin正極至RL和Vin負(fù)極至RL的走線應(yīng)盡量靠近。（a）效果差的走線方式 （b）效果好的走線方式 圖8 濾波電路PCB走線方式 電源排版基本要點(diǎn)2 電感的寄生并聯(lián)電容應(yīng)盡量小，電感引腳焊盤(pán)之間的距離越遠(yuǎn)越好。 鏡像面 電磁理論中的鏡像面概念對(duì)設(shè)計(jì)者掌握開(kāi)關(guān)電源的PCB排版會(huì)有很大的幫助。圖9是鏡像面的基本概念。 圖9(a)是當(dāng)直流電流在一個(gè)接地層上方流過(guò)時(shí)的情景。此時(shí)在地層上的返回直流電流非常均勻地分布在整個(gè)地層面上。圖9(b)顯示當(dāng)高頻電流在同一個(gè)地層上方流過(guò)時(shí)的情景。此時(shí)在地層上的返回交流電流只能流在地層面的中間而地層面的兩邊則完全沒(méi)有電流。一旦理解了鏡像面概念，我們很容易看到在圖10中地層面上走線的問(wèn)題。（a）直流（b）交流 圖9 鏡像面概念 假設(shè)圖10中的地層面是開(kāi)關(guān)電源PCB上的接地層 (Ground Plane)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該盡量避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線。一旦地層上的走線破壞了整個(gè)高頻環(huán)路，該電路會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁波輻射而破壞周邊電子器件的正常工作。圖10 地層面上走線造成接地層的破壞 電源排版基本要點(diǎn)3 避免在地層上放置任何功率或信號(hào)走線。
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