热回路的走线要短而宽 - 如何做好非隔离式开关电源的PCB布局

2012年12月04日 10:28 来源：互联网 作者：佚名 我要评论(0)

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　　图3a给出了高di/dt电流路径中的PCB寄生电感。由于存在寄生电感，因此脉冲电流路径不仅会辐射磁场，而且会在PCB走线和MOSFET上产生大的电压振铃和尖刺。为尽量减小PCB电感，脉冲电流回路（所谓热回路）布放时要有最小的圆周，其走线要短而宽。

　　高频去耦电容CHF应为0.1μF~10μF，X5R或X7R电介质的陶瓷电容，它有极低的ESL（有效串联电感）和ESR（等效串联电阻）。较大的电容电介质（如Y5V）可能使电容值在不同电压和温度下有大的下降，因此不是CHF的最佳材料。

　　图3b为降压转换器中的关键脉冲电流回路提供了一个布局例子。为了限制电阻压降和过孔数量，功率元件都布放在电路板的同一面，功率走线也都布在同一层上。当需要将某根电源线走到其它层时，要选择在连续电流路径中的一根走线。当用过孔连接大电流回路中的PCB层时，要使用多个过孔，尽量减小阻抗。

　　图4显示的是升压转换器中的连续电流回路与脉冲电流回路。此时，应在靠近MOSFET QB与升压二极管D的输出端放置高频陶瓷电容CHF.

　　升压转换器中的连续电流回路与脉冲电流回路

　　图5是升压转换器中脉冲电流回路的一个布局例子。此时关键在于尽量减小由开关管QB、整流二极管D和高频输出电容CHF形成的回路。

　　升压转换器中的热回路与寄生PCB电感（a）；为减少热回路面积而建议采用的布局（b）。

　　图5，本图显示的是升压转换器中的热回路与寄生PCB电感（a）；为减少热回路面积而建议采用的布局（b）。

　　图6和图7（略）提供了一个同步降压电路的例子，它强调了去耦电容的重要性。图6a是一个双相12VIN、2.5VOUT/30A（最大值）的同步降压电源，使用了LTC3729双相单VOUT控制器IC.在无负载时，开关结点SW1和SW2的波形以及输出电感电流都是稳定的（图6b）。但如果负载电流超过13A，SW1结点的波形就开始丢失周期。负载电流更高时，问题会更恶化（图6c）。

　　同步降压电路的例子

　　在各个通道的输入端增加两只1μF的高频陶瓷电容，就可以解决这个问题，电容隔离开了每个通道的热回路面积，并使之最小化。即使在高达30A的最大负载电流下，开关波形仍很稳定。

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