开关电源PCB排版基本要点.docx

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开关电源 PCB排版基本要点
双击自动滚屏 发布者：《电源技术应用》 发布时间： 2006-3-12 阅读： 29 次
摘要： 开关电源 PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，
原因是该电源的 PCB排版存在着许多问题。详细讨论了开关电源 PCB排版的基本要点，并描述了一些实用的 PCB排版例子
关键词： PCB排版 , 开关电源
中图分类号 : 文献标识码 : 文章编号：
引言
为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的 AC/DC适配器，并把多组直流电源直接安
装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源 PCB排版就变得非常重要。开关电源 PCB排版
与数字电路 PCB排版完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过 PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过 PCB软件来自
动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。 所以 , 设计人员需要对开关电源 PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。
开关电源 PCB排版基本要点
电容高频滤波特性
图 1 是电容器基本结构和高频等效模型。
图 1 电容器结构和寄生等效串联电阻和电感
电容的基本公式是
C=ε r ε 0 （ 1）
式（ 1）显示，减小电容器极板之间的距离（ d）和增加极板的截面积（ A）将增加电容器的电容量。
1
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电容通常存在等效串联电阻（ ESR）和等效串联电感（ ESL）二个寄生参数。图 2 是电容器在不同工作频率下的阻抗（ ZC）。
图 2 电容阻抗（ ZC）曲线
一个电容器的谐振频率（ f 0 ）可以从它自身电容量（ C）和等效串联电感量（ LESL）得到，即
f 0=
（2）
当一个电容器工作频率在 f 0 以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即
Z C= （ 3）
当电容器工作频率在 f 0 以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即
ZC=j2 π fLESL（ 4）
当电容器工作频率接近 f 0 时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻（ RESR）。
电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大
电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，
因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片
电容器的谐振频率要高，因此，在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性，多个不同特性的电容器可以
并联起来使用。图 3 是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。
2
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图 3 多个电容器并联可改善阻抗特性
电源排版基本要点 1 旁路瓷片电容器的电容不能太大， 而它的寄生串联电感应尽量小， 多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。
图 4 显示了在一个 PCB上输入电源（ Vin ）至负载（ RL ）的不同走线方式。为了降低滤波电容器（ C）的 ESL，其引线长度应尽量减短；而 Vin
正极至 RL 和 Vin 负