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2021-05-26

开关电源和稳压器的PCB金都国际网址多少指南

电源和调节器可以有各种形状和尺寸。尽管通常将它们讨论为不同的产品，但它们在电气上是等效的，尤其是开关稳压器。从高级系统角度来看，电源的开关调节器部分和实际的调节器电路在同一框图内执行相同的功能。

对于电源，这仅是规模问题以及调节器如何与系统中的其他电源转换模块集成。电源中的开关稳压器部分和PCB上的开关稳压器电路应按照相同的通用准则进行金都国际网址多少，以确保低噪声运行。

在接下来的部分中，我想简要地关注电源和稳压器的不同之处，尽管大多数设计人员已经很清楚了。电源将（或应该）包括电源稳压器，但稳压器可以是独立电路，不属于所谓的电源。对于电源和带有板载稳压器的PCB而言，开关稳压器的金都国际网址多少将是决定整体系统性能的主要因素。因此，我们将主要在调节器金都国际网址多少方面着眼于一些开关电源的金都国际网址多少准则。

开关电源的系统金都国际网址多少准则

在查看开关电源的调节器部分之前，我们应该首先查看整个系统的高级框图。如果您正在设计电源设备，则整个设备将具有如下所示的拓扑。这对于从壁装电源插座获取交流电的电源尤为重要。

开关电源的高级框图。

上面的框图可以在多块板上实现，尽管通常将所有东西都放在一块板上，以便为大型变压器，散热器，风扇和机械安装架留出一定的空间，尤其是对于高电压/电流电源。如果您正在为要插入电源单元的电路板设计一个小型稳压器，那么无论如何您都将在上述拓扑中工作，您将在输出稳压器和新稳压器之间只有一条地线。同样，这对于大电流电源来说很常见。

上图中还有一些要讨论的要点：

电流隔离

在上面的框图中，我们有三个单独的接地区域，它们与盖帽绑在一起。不要盲目地遵循使用帽的指导原则：没有一种PCB接地技术可以解决每个噪声源，因此在使用上述帽时应格外小心。如图所示，这是一种确保所有接地区域均具有恒定接地电位的方法。这是工业以太网系统接地的一种推荐方法。这里的想法是阻止两个接地部分之间可能产生的任何直流电势

此处的危险是会产生接地环路和共模噪声，然后必须对其进行滤波。这样，将接地线绑在一起基本上就是在拥有金属机箱的情况下完成的工作，而塑料外壳会使接地线保持隔离。这变得棘手，需要仔细的电路设计和PCB金都国际网址多少才能通过所有EMC测试。

输出级

不需要在输出级上进行电流隔离；它取决于DC稳压器的拓扑（有关示例，请参见反激式转换器）。通常，在输出端放置一个传导EMI滤波器电路或共模扼流圈，以抑制到达负载电路的共模电流。除了这些要点之外，还将使用针对特定稳压器拓扑的最佳实践来安排输出稳压器级。我将在下面介绍这些关于监管机构金都国际网址多少的更广泛的想法。

电源设备的输出级可能不是系统中的最终调节器。取而代之的是可以给另一个稳压器或一系列稳压器供电，每个稳压器将以某个最大电流为一组组件提供设定电压。同样，这可以在单个板上或在多个板上完成（一个用于电源，另一个用于调节器级）：

开关电源的配电图。

上面的功率树显示了并联的调节器（菊花链式），但是它们也可以级联在树形拓扑中。PDN中的电流映射非常有用，因为它可以帮助您快速绘制出每个下游调节器级将为PDN中的总电流贡献多少电流。然后，总电流和单个电流将确定向系统中的每个部分输送足够电流所需的电源轨或电源平面的大小。

布置每个电路块

现在，我们可以看到整个系统的体系结构，可以大致了解如何对开关电源和整个系统中的每个电路模块进行金都国际网址多少，以确保低EMI和安全性。创建PCB金都国际网址多少时，请考虑整个框图：

分节金都国际网址多少：与具有多个功能块的其他电路板一样，请尝试分节金都国际网址多少电源板。可以以线性方式从框图中的输入到输出进行此操作。

计划有反馈的金都国际网址多少：有时，例如在精密大电流调节器中，各部分之间会有一些反馈。使用光耦合器桥接每个部分之间的接地间隙。

遵循接地回路：如果在PCB设计中有通用的准则，则可能是“遵循接地回路”。对于电源而言，这对于确定可产生共模电流的位置以及确保每个电源部分中的低环路电感至关重要。

注意高电流和高电压轨：高电压和高电流设计有时会混杂在一起。两个导体之间的最大电势差将确定其最小间距，导体所携带的电流将确定其所需的宽度以确保低温

光耦合器是小型IC，可用于跨两个电隔离的接地区域桥接数据或感测信号。该光耦合器（U4）被用于LLC谐振转换器中，作为带有电流检测放大器的反馈环路的一部分，以精确调整转换器的开关频率。

在进行PDN设计部分时，您还应该考虑如何将每个部分接地以及如何将接地绑在一起以提供一致的参考电位。正如我前面提到的，这对于防止EMI非常重要。这应该在开始处理PCB金都国际网址多少之前完成。

电源开关稳压器金都国际网址多少技巧

为稳压器选择组件，创建原理图并设计接地/配电策略后，就可以开始考虑PCB金都国际网址多少了。开关电源稳压器的PCB金都国际网址多少全都需要权衡：您需要平衡导体尺寸与电气间隙要求，但需要使结构紧凑。

我们已在此博客上发布了多篇有关金都国际网址多少特定稳压器拓扑的指南。下面的列表没有列出所有这些可能性，而是显示了一些将在您的系统中应用的广泛准则。

始终为您的系统实施最小间隙和走线宽度规则。

尽可能缩短用于最直接路由的电压/电流检测反馈线。

您可能必须在驱动器和控制器IC周围聚集一些控制和检测组件，因此请确保在它们之间建立短连接。可以将这些组件聚集在一个狭窄的区域中（请参见下文）。

如果要设计大电流，则考虑使用较厚的铜甚至是金属芯PCB。

不要害怕使用多边形作为组件或连接器的安装垫。直接绑回飞机时要小心，因为您可能需要散热。

即使稳压器可以具有很高的效率，但它们仍然会发烫。确保在金都国际网址多少中留出空间以容纳IC上的任何散热器（如果有）。另一种选择是使用热界面材料。

开关电源金都国际网址多少的某些部分可能非常紧，并且可能具有更宽的导轨/多边形。不要害怕使用这些元素来确保您在安全的温度下运行并创建低电感金都国际网址多少。

开关稳压器的具体金都国际网址多少指南将取决于拓扑，组件数量，反馈的存在以及接地策略。希望您已经考虑过接地，以防止EMI并提供所需的隔离，然后再开始进行PCB金都国际网址多少。要查看针对您的特定监管机构的一些更具体的准则，请查看以下其他一些资源：

如何设计升压稳压器

隔离与非隔离电源：没有故障的正确选择

LLC谐振转换器设计和PCB金都国际网址多少

低噪声，低EMI稳压器

我们没有覆盖什么？

显然，在上述用于开关电源和稳压器电路的金都国际网址多少指南中，有很多要考虑的因素。那还缺少什么呢？在上面的讨论中，电源调节和传输的一些关键方面没有出现：

PDN阻抗：如果您不设计高速/高频组件，则可能无需担心PDN阻抗。只要确保使用肥力的电源轨和大量的地面倒入即可。如果您设计用于高速/高频，那么低PDN阻抗对于抑制纹波非常重要，通常需要使用大量的去耦电容器和较高的平面间电容来实现。

电源EMI：我在上面已经提到了这一点。无论何时创建PCB金都国际网址多少，都应该考虑确保低EMI，但是在抑制EMI和使EMC测试通过低环路电感布线之外，还有很多事情要做。我将在一篇专门针对电源EMI的文章中讨论其中的一些观点。

模拟电源：在这里，我们正在研究通常在数字IC中讨论的开关转换器。那模拟元件呢？他们的电力需求可能大不相同。发出模拟/ RF信号的数字IC通常会在内部这样做。但是，有专门的LDO（例如NCP161BMX280TBG）或开关稳压器（例如LTC3388IMSE-1）。

还有元件选择的问题，例如选择电感器以确保低EMI和共模噪声耦合，以及确保低纹波电流。上面列表中的最后一点也很重要，因为纯模拟电路的金都国际网址多少风格与数字系统的电源稳压器或嵌入式电源不同。一旦您在极高的频率下工作，由于寄生电容（类似于不稳定放大器电路中所见的情况），RF电源问题就更难解决。