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开关电源效率怎么优化?良好布局很重要

发布日期:2019-02-27 11:30,查看次数:188

  一个良好的布局设计可优化效率,减缓热应力并尽量小走线与元件之间噪声作用。当一块原型电源板首次加时,最好的情况是不仅能工作而且还安静、发热低。

  开关电源的一个常见问题是 “不稳定 ”的开关波形。有些时候,抖动处于声段磁性元件会产生 出音频噪声。如果问题在印刷电路板的布局上,找原因可能很困难,此开关电源设计初期的正确PCB布局就非常关键。

  一个好的布局设计可优化电源效率,减缓热应力;更重要的是,最大限度地减小了噪声,以及走线与元件之间的相互作用。为实现这些目标,设计者必须了解开关电源内部的电流传导路径以及信号流。要实现非隔离开关电源的正确布局设计,务必牢记以下这些设计要素。

  布局规划

  对一块大电路板上的嵌入dc/dc电源,要获得最佳的电压调节、负载瞬态响应和系统效率,就要使电源输出靠近负载器件,尽量减少PCB走线上的互连阻抗和传导压降。确保有良好的空气流,限制热应力;如果能采用强制气冷措施,则要将电源靠近风扇位置。

  对于多层板,很好的方法是在大电流的功率元件层与敏感的小信号走线层之间布放直流地或直流输入/输出电压层。地层或直流电压层提供了屏蔽小信号走线的交流地,使其免受高噪声功率走线和功率元件的干扰。

  功率级的布局

  开关电源电路可分为功率级电路和小信号控制电路两部分。功率级电路包含用于传输大电流的元件,一般情况下,要首先布放这些元件,然后在布局的一些特定点上布放小信号控制电路。大电流走线应短而宽,尽量减少PCB的电感、电阻和压降。

  控制电路布局

  使控制电路远离高噪声的开关铜箔区。对降压转换器,好的办法是将控制电路置于靠近VOUT+端,而对升压转换器,控制电路则要靠近VIN+端,让功率走线承载连续电流。

  回路面积与串扰

  两个或多个邻近导体可以产生容性耦合。一个导体上的高dv/dt会通过寄生电容,在另一个导体上耦合出电流。为减少功率级对控制电路的耦合噪声,高噪声的开关走线要远离敏感的小信号走线。

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