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開關電源的噪聲問題有哪些原因和解決方法

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年05月26日  

“噪聲問題!”——這是每位電路板設計師都會聽到的四個字。噪聲是由開關電源的布局不當而引起的。解決此類問題可能需要設計新的布局,導致產品延期和開發成本增加。


本文將提供有關印刷電路板(PCB)布局布線的指南,以幫助設計師避免此類噪聲問題。作為例子的開關調節器布局采用雙通道同步開關控制器,第一步是確定調節器的電流路徑。電流路徑決定了器件在該低噪聲布局布線設計中的位置。


1.確定電流路徑


在開關轉換器設計中,高電流路徑和低電流路徑彼此非常靠近。交流(AC)路徑攜帶有尖峰和噪聲,高直流(DC)路徑會產生相當大的壓降,低電流路徑往往對噪聲很敏感。適當PCB布局布線的關鍵在于確定關鍵路徑,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路面積最小,并且合理安排電源器件,使得電流順暢流動,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


頂部和底部電源開關處的電流波形是一個具有非常高δI/δt的脈沖。連接各開關的路徑應盡可能短,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電阻(ESR)會產生大量的熱。


電流檢測路徑


電流模式開關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。


開關節點


在開關調節器電路中,開關(SW)節點是噪聲最高的地方,因為承載著很大的交流和直流電壓/電流。此SW節點需要較大面積的銅來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布局設計噪聲問題的關鍵。


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