開(kāi)關(guān)電源的噪聲問(wèn)題有哪些原因和解決方法
“噪聲問(wèn)題!”——這是每位電路板設計師都會(huì )聽(tīng)到的四個(gè)字。噪聲是由開(kāi)關(guān)電源的布局不當而引起的。解決此類(lèi)問(wèn)題可能需要設計新的布局，導致產(chǎn)品延期和開(kāi)發(fā)成本增加。
本文將提供有關(guān)印刷電路板(PCB)布局布線(xiàn)的指南，以幫助設計師避免此類(lèi)噪聲問(wèn)題。作為例子的開(kāi)關(guān)調節器布局采用雙通道同步開(kāi)關(guān)控制器，第一步是確定調節器的電流路徑。電流路徑?jīng)Q定了器件在該低噪聲布局布線(xiàn)設計中的位置。
1.確定電流路徑
在開(kāi)關(guān)轉換器設計中，高電流路徑和低電流路徑彼此非�？拷�。交流(AC)路徑攜帶有尖峰和噪聲，高直流(DC)路徑會(huì )產(chǎn)生相當大的壓降，低電流路徑往往對噪聲很敏感。適當PCB布局布線(xiàn)的關(guān)鍵在于確定關(guān)鍵路徑，然后安排器件，并提供足夠的銅面積以免高電流破壞低電流。
2.布局物理規劃
PCB物理規劃必須使電流環(huán)路面積最小，并且合理安排電源器件，使得電流順暢流動(dòng)，避免尖角和窄小的路徑，有助于減小寄生電容和電感，從而消除接地反彈。
3.電源器件——MOSFET和電容
頂部和底部電源開(kāi)關(guān)處的電流波形是一個(gè)具有非常高δI/δt的脈沖。連接各開(kāi)關(guān)的路徑應盡可能短，以盡量降低控制器拾取的噪聲和電感環(huán)路傳輸的噪聲。
散熱考慮和接地層
在重載條件下，功率MOSFET、電感和大電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)會(huì )產(chǎn)生大量的熱。
電流檢測路徑
電流模式開(kāi)關(guān)調節器的電流檢測路徑布局必須妥當，雙通道應用尤其要更加重視，消除任何通道間串擾。
開(kāi)關(guān)節點(diǎn)
在開(kāi)關(guān)調節器電路中，開(kāi)關(guān)(SW)節點(diǎn)是噪聲最高的地方，因為承載著(zhù)很大的交流和直流電壓/電流。此SW節點(diǎn)需要較大面積的銅來(lái)盡可能降低阻性壓降。
總結
了解電流路徑、其敏感性以及適當的器件放置，是消除 PCB布局設計噪聲問(wèn)題的關(guān)鍵。
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