(AC/DC) 基板布局例

跳跃的开发板

完成电路图纸后，进入实际规划安装基板的布局阶段。本项将说明基板布局的示例、布局的原则或要点。
＜AC/DC PWM方式反激式转换器设计方法＞

       

• 绝缘型反激式转换器的基础
  
         
  
  • 开关AC/DC转换       
    
  • 反激式转换器的特征       
    
  • 反激式转换器的工作和缓冲       
    
  • 不连续模式与连续模式
    
         
  
• 设计步骤       
  
• 电源规格的决定       
  
• 设计使用IC的选择       
  
• 绝缘型反激式转换器电路设计
  
         
  
  • 变压器设计（数值计算）       
    
  • 变压器设计（构造设计）－其1       
    
  • 变压器设计（构造设计）－其2       
    
  • 主要部件的选定－MOSFET相关 其1       
    
  • 主要部件的选定－MOSFET相关 其2       
    
  • 主要部件的选定－CIN和缓冲       
    
  • 主要部件的选定－输出整流器和Cout       
    
  • 主要部件的选定－IC的VCC相关       
    
  • 主要部件的选定－IC的设定、其他       
    
  • EMI对策及输出噪声对策
    
         
  
• 基板布局例       
  
• 总结
  

基板布局的要点
开关电源利用开关的ON/OFF来控制电压，但依然属于模拟电路。极端而言，虽然本身会发出高频噪声，但因拥有反馈环路，对噪声非常敏感。也就是说，开关电源电路的路径，必须考虑分成大电流ON/OFF后产生噪声的路径，以及对噪声非常敏感的控制信号路径。基板配线布局，大电流路径应避免产生噪声，控制信号路径应避免受到噪声影响。当然，这种噪声属于辐射噪声，也会对EMC造成影响，因此布局必须能极力避免产生噪声。
良好的布局要具备相当程度的经验。布局不当时，可能导致电源无法正常启动、整个系统的S/N恶化，最严重时可能破坏构成部件和电源IC。虽然属于非常依赖经验的作业，但大多数还是会提供只要利用电源IC的技术规格和增加数据，就能完成的基本的基板配线布局范例供用户参考。有的业者甚至提供光绘文件等能直接利用的数值等。
这些由经验丰富的工程师完成的最佳成果，值得多加利用。
以下为基板布局的示例和注意事项。

上图在部分简略的电路图纸上，标示大电流路径和控制信号路径。

• 红色线是大电流路径，是发生振铃或损耗主因，应尽量粗尽量缩短
  
• 此外，红色线的环路尽量缩小
  
• 二次侧的橙色线线和红色线相同尽量粗尽量缩短、环路尽量缩小
  
• 褐色线是是电流流向VCC引脚的路径，开关时流通电流，故须个别配线
  
• 变压器的正下方会受到磁通影响，不可经过IC控制信号线
  
• 红色线、褐色线、蓝色线、緑色线的GND应有一点接地
  
• 緑色线是二次侧的浪涌流向一次侧的路径，会瞬间流过大电流，因此在红色线和蓝色线之外个别配线
  
• 蓝色线是IC控制信号用GND线，不会流过大电流，但容易受到噪声影响，因此须在红色线、绿色线、褐色线之外另行配线
  

下图是考虑上述注意事项后的基板布局的例图。标示上图的红色、橙色、褐色环路范围。

下面照片是安装后的示意图。和上方电路有些不同，但使用同一个电源IC，部件构造也几乎相同。相对于图纸，能够看到实际物品为何。

实际的设计时，受可利用基板的长宽尺寸等物理、机械因素的影响，而不一定能设计出理想的布局。不过，如同前述，除了作为电源外，还会对整个系统造成不良影响的可能性。此外，虽说是试作基板，但大幅修正和重新设计没什么两样，因此尽可能在最初就做到最好，有助于节省之后的时间和费用。
电源设计时，先决定大略的系统规格，有不少是在项目最后才开始设计，无论如何，都希望能确实设计出容易调整、操作便利的系统。

关键要点:

・开关电源设计时，基板布局会对电源性能和EMC造成非常大的影响。
・基本上会流过大电流的线尽量粗、尽量缩短、环路尽量缩小。
・控制信号线和噪声多的线分开配置，也不能经过变压器正下方。