开关电源PCB排版基本要点.pdf

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电感高频滤波特性
图 5 中的电流环路类似于一匝线圈的电感。高频交流电流所产生的电磁场 R(t)将环绕在此环路的外部和内部。
如果高频电流环路面积(Ac)很大，就会在此环路的内外部产生很大的电磁干扰。电感的基本公式是

从式(5)可知，减小环路的面积(Ac)和增加环路周长(lm)可减小 L。
电感通常存在等效并联电阻(EPR)和等效并联电容(Cp)二个寄生参数。图 6 是电感在不同工作频率下的阻抗(Z
L)。


谐振频率(fo)可以从电感自身电感值(L)和它的等效并联电容值(Cp)得到，即当一个电感工作频率在 fo 以下时，电感阻抗随频率的上升而增加，即

当电感工作频率在 fo 以上时，电感阻抗随频率的上升而减小，即

当电感工作频率接近 fo 时，电感阻抗就等于它的等效并联电阻(REPR)。
在开关电源中电感的 Cp 应该控制得越小越好。同时必须注意到，同一电感量的电感会由于线圈结构不同而产生
不同的 Cp 值。图 7 就显示了同一电感量的电感在二种不同的线圈结构下不同的 Cp 值。图 7(a)电感的 5 匝绕组
是按顺序绕制。这种线圈结构的 Cp 值是 l 匝线圈等效并联电容值(C)的 1／5。图 7(b)电感的 5 匝绕组是按交叉
顺序绕制。其中绕组 4 和 5 放置在绕组 1、2、3 之间，而绕组 l 和 5 非常靠近。这种线圈结构所产牛的 Cp 是 1
匝线圈 C 值的两倍。

可以看到，相同电感量的两种电感的 Cp 值居然相差达数倍。在高频滤波上如果一个电感的 Cp 值太大，高频
噪音就会很容易地通过 Cp 直接耦合到负载上。这样的电感也就失去了它的高频滤波功能。

图 8 显示了在一个 PCB 上 Vin 通过 L 至负载(RL)的不同走线方式。为了降低电感的 Cp,电感的二个引脚应尽
量远离。而 Vin 正极至 RL 和 Vin 负极至 RL 的走线应尽量靠近。电源排版基本要点 2 电感的寄生并联电容应尽量小，电感引脚焊盘之间的距离越远越好。

镜像面
电磁理论中的镜像面概念对设计者掌握开关电源的 PCB 排版会有很大的帮助。图 9 是镜像面的基本概念。图 9(a)是当直流电流在一个接地层上方流过时的情景。此时在地层上的返回直流电流非常均匀地分布在整个
地层面上。图 9(h)显示当高频电流在同一个地层上方流过时的情景。此时在地层上的返回交流电流只能流在地层
面的中间而地层面的两边则完全没有电流。 一日．理解了镜像面概念，我们很容易看到在图 10 中地层面上走
线的问题。接地层(Ground Plane)，没汁人员应该尽量避免在地层上放置任何功率或信号走线。一旦地层上的走
线破坏了整个高频环路，该电路会产牛很强的电磁波辐射而破坏周边电子器件的