关键词二:电容 从图中可以看出,It 和 Ip 电流完全(不是部分)地流经了各自对应的一个电容 Ci 和 Co。一般人很少去关注电容上流过的电流,而实际上这正是开关电源布局的关键之一。干扰都是通过电容被旁路的,整个电路最强劲电流都在电容上,电容很重要!
按照反应速度分,最快的器件是电容、二极管(别跟我扯正向恢复)等器件,最慢的器件是电感等器件。
要领一:高频脉冲电流 Ip 回路最小化(第一个圈)
首先找到你电路的高频脉冲电流 Ip 回路(每个拓扑都有的),它一般都是由包括开关管在内的快速器件组成的环路,在布局上让它最小化(连线最短、面积最小,因而干扰最小)。 这个是整个开关电源布局的第一步,而不是先去张罗输入输出在哪?IC放哪? 这样连接后,ND两个地会合并在一起,形成一个点,这个点就是整个电路的接地中心。
要领二:拓扑电流 It 回路最小化 (第二个圈)
找到你电路的拓扑电流 It 回路(每个拓扑都有的),它一般都是包含了一个电感(或者变压器原边)的拓扑主回路的一部分,让它最小化。 注意:
1、It 回路与 Ip 回路有部分重叠(才能构成拓扑),因此 It 回路(应该)是在 Ip 回路(已经布置好的)基础上的延伸。
2、有时候这两个回路的布局有冲突,一般应以 Ip 回路为主。
3、对于隔离拓扑,It 回路被变压器分隔成原边和付边两部分,应分开最小化布置。 4、 如果 It 回路有个接地点,那么这个接地点应与上述接地中心重合,不能布置到一个点时,也要尽量缩短距离,同时留心这段地线上的 It 电流可能的影响。
5、条件受限时,上述2个回路的(输入输出)电容可能不能共地,必要时可以电气并联的方式就近增加一个(或两个可以共地的)高频电容达成共地。
画好这两个圈,这个PCB板布局的大致方位基本上确定了。现在再考虑控制在哪?输入输出在哪?
需要特别指出的是:
1、这种布局是针对硬开关的,但是对软开关拓扑仍然有效,你总不希望自己的软开关谐振波形上再意外出现一个小波吧? 2、这种布局是针对硬开关的,它就是要让电路看上去更加符合理论波形,拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一层意思是:它会更硬一些(可能对EMC某些频段不利)。
3、从EMC角度,这种布局就是总体最优化结构,整体上最容易过辐射和传导测试。具体到某个板能不能过?按这样布局后的整改工作量和成本也是最小。
关键词三:接地中心
图二
根据以上布局,图一地线上 G、N、D 三个点已经最大程度的合并成一个点了,这就是拓扑接地中心 GND。它的意义也很明确:这个点以外的地线上应该已经没有大的脉冲电流了,你的地线基本上就安静了,你的板总体上也安静了。因此,主电路的其他部分:桥在哪?输入输出端子在哪?怎么走线都问题不大了。
关键词四:特殊工况 但仍然有意外情况:
1、如果图一的输入差模滤波电感 Li 没有或不足,其地线的输入 A-GND 段仍然可能有较大的脉动电流。这是由于电源的输入阻抗太低,以至于单独一个 Ci 还不足以旁路掉所有高频的缘故。
2、输出突然短路、或者输入在交流的高电压角突然开机,电容 Co 和 Ci 呈短路运行工况,可能在地线的 GND-E 或者 A-GND 段上产生非常强大的电流和高达足以烧坏芯片的电压差(可能十几伏或更高)。有不少人开机或者短路就烧芯片(其他不烧),多半是这里没处理好。
拓扑的布局处理完了,现在是控制部分。根据以上布局,已经知道了接地中心,同时也能够看出来开关的驱动脚在哪个方向,就可以就近布置驱动和控制电路了。
开关电源的所有操控,最终都由对开关管的精确驱动来体现,因此驱动环路要优先布置。目的只有一个:保持驱动波形的正确和纯粹。因此:
要领三:驱动电流 Ig 回路最小化(第三个圈)
图三
插入[爱国分子]
单点节点更好的是下图(来自上学的时候画电路板很喜欢大面积铺地,现在发现这是很错误的做法。地线看似简单,但是想铺好,很难。一般在芯片底下小面积铺地,直接连在芯片地上,其余的地单点接地,注意环流面积,注意隔离模拟数字地,具体怎么铺,很灵活的,要根据具体情况。
记住:接地的线不一定要专门接在铺的铜上,即使铺也不要大面积铺,而是分成几块铺,然后连接在一个点上,这就是接地):
插入[pq2620]
这个帖子看了好久,学习了好久,
最近遇到几家芯片对布局地线要求非常高
比如SY的芯片布局就和nc965的布局才能正常工作。 如果按照另外一个兄弟说的单点接地就百分比不能工作
然而用谱成的芯片就布局也和nc965你说的布局一样可以工作,但是地线接点比较坑,直接接到VCC电容上也不行,不行近并且最好所有地开个大面积铺铜。
所以布局地线是个大学问。还需要配合每家芯片研究他们芯片给出的布局资料来布局。
需要注意的是:
1、这个电流环路应包含驱动电路的 Vcc 滤波电容 Cg 通道在内,因为驱动电流本质上就是该滤波电容 Cg 的输出电流。这个电流(脉冲成分)是很大的,一般是安培级,至少是亚安培级,几乎与拓扑电流相当。
2、这个滤波电容 Cg 必须贴近驱动 IC 的供电端子布置,这是因为驱动 IC 内部的电路和信号可能非常复杂和敏感,完全要仰仗这个电容来撑住。——这一布线原则对任何一个芯片(电路)都适用,即:每个 IC 的 Vcc 滤波电容无一例外的都必须就近钉在该芯片的 Vcc 和 Gnd 引脚上,没得商量。
3、这样布置下来后,一般会形成 Rg 连线和 GND-gnd 两条连线,两条连线在环路电流 Ig 上是等效的。这意味着改变其中任意一条连线上的电流波形,都将改变驱动电流波形,使其不再纯粹。这还意味着 GND-gnd 可能会拉开距离,这就形成了第二个接地中心 gnd。
关键词五:一点接地
gnd 即驱动电路的滤波电容 Cg 的接地端,它可能与拓扑接地中心 GND 拉开距离。如图所示,所有弱电单元的地线应在此一点接地,再连接到 GND。为什么要这样接?原因是:
1、首先,其中辅助电源的电流 Iv 是最大的(也可能是安培级),而且跟 Ig 刚好反向(它是 Cg 的输入电流),如果其接地点不连接到 gnd,比如接到 GND,势必会在 GND-gnd 连线上形成 Iv 电流回路,使 Ig 叠加上 Iv,导致驱动电流波形畸变,即:驱动被供电干扰。 基于这个原因,驱动电路的滤波电容 Cg 的 VCC 端的输入输出连接也需要分开走线。
2、其他电路单元的电流一般很弱,如果连接到其他地方,则会使 GND-gnd 连线上较强劲的 Ig 脉冲电流叠加到自己的地线上,即:控制被驱动干扰。 3、同理,其他各个电路的地线,无论多么绕,均应分别走线到 gnd 一点接地,否则,除了可能因上述 Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv 等强电流窜进自己的地线形成干扰外,还可能通过共用地线相互干扰。
最后的关键词:道理是死的,人是活的
[bittertea]
我仍然认为这种接法也是不对的,不知前辈如何看。
第一个圈为Ig的通路,第二个圈为VCC-GND的供电通路。可以看到在哪一个公共段中,第一个圈和第二个圈的电流正好是反的,而第一个圈中是脉动的,这样接我认为不大好。
我认为还是你最开始提的第一种是比较好。
[nc965]
这个电流环路应包含驱动电路的 Vcc 滤波电容 Cg 通道在内,因为驱动电流本质上就是该滤波电容 Cg 的输出电流。
这里说的是“本质”,理解到这个本质就行,其他说法,比如退耦、滤波,