各位電子工程師想必都知道,設計時,PCB設計占據很重要的地位。以電源為例,PCB設計會直接影響電源的EMC性能、輸出噪聲、抗干擾能力,甚至是基本功能。電源部分的PCB布線與其他硬件稍有不同,該如何設計?本文為你揭秘。
1.間距
對于高電壓產品必須要考慮到線間距。能滿足相應安規要求的間距當然最好,但很多時候對于不需要認證,或沒法滿足認證的產品,間距就由經驗決定了。多寬的間距合適?必須考慮生產能否保證板面清潔、環境濕度、其他污染等情況如何。
對于市電輸入,即使能保證板面清潔、密封,MOS管漏源極間接近600V,小于1mm事實上也比較危險了!
2.板邊緣的元器件
在PCB邊沿的貼片電容或其他易損壞的器件,在放置時必須考慮PCB分板方向,如圖是各種放置方法時,器件受到的應力大小對比。
圖1 分板時器件受到的應力對比
由此可以看出,器件應遠離并平行于分板邊緣,否則可能因為PCB分板導致元器件受損。
3.環路面積
無論是輸入或是輸出、功率環路或信號環路,應盡可能的小。功率環路發射電磁場,將導致較差的EMI特性或較大的輸出噪聲;同時,若被控制環接收,很可能引起異常。
另一方面,若功率環路面積較大,其等效寄生電感也會增大,可能增加漏極噪聲尖峰。
4.關鍵走線
因di/dt 作用,必須減小動態節點處電感,否則會產生較強的電磁場。若要減小電感,主要是要減少布線的長度,增加寬度作用較小。
5.信號線
對于整個控制部分,布線時應考慮將其遠離功率部分。若因其他限制兩者靠得較近,不應將控制線與功率線并行,否則可能導致電源工作異常、震蕩。
另外若控制線很長,應該將來回的一對線的靠近,或將二者置于PCB的兩個面上并正對著,從而減小其環路面積,避免被功率部分的電磁場干擾。如圖2說明了A、B兩點間,正確與錯誤的信號線布線方法。
圖2正確與錯誤的信號線布線方法。
當然,信號線上應盡量減少用于連接的過孔!
6.鋪銅
有的時候鋪銅是完全沒有必要的,甚至應該避免。若銅面積足夠大且其電壓不斷變化,一方面它可能作為天線,向周圍輻射電磁波;另一方面它又很容易拾起噪聲。
通常只允許在靜態節點鋪銅,例如對輸出端“地”節點鋪銅,可以等效增加輸出電容,濾除一些噪聲信號。
7.映射
對于一個回路,可以在PCB的一面進行鋪銅,它會根據PCB另一面的布線自動映射,使這個回路的阻抗最小。這就好像一組不同阻抗值的阻抗并聯,電流會自動選擇阻抗最小的路徑流過一樣。