PCB 中电源的处理 - 图文

PCB中电源的处理

众所周知：（1）在电源、地线之间要加 去耦电容；（2）尽量加宽电源线和地线，关系是：地线＞电源线＞信号线。通常信号线宽设定为：0.2～0.3mm，最细可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。

数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用 (模拟电路的地不能这样使用)。用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用 或是 做成多层板，电源、地线各占用一层。

-48V电源电路设计注意事项：

1）按照功能模块布局，电源流向明晰，避免输入、输出交叉布局；

2）先防护、后滤波，防护通道线宽≥50MIL；

3）各自功能模块相对集中、紧凑，严禁交叉、错位。（例如：模块电源的CASE管脚上的电容靠近CASE管脚放置，且CASE管脚到电容的连线短而粗）；

4）整个电源通路布线（或铜箔）宽度满足载流能力要求，且≥50MIL；

5）-48V、BGND在满足安规的前提下，并行、相邻布线，在相邻层铺铜（或相邻电源、地平面上分割）为佳；

6）从-48V/BGND输入到DC/DC的输入侧，除对应的-48V/BGND/PGND的平面外，所有电源、地平面挖空，接口电源对应区域无其它走线，尤其是共模线圈的下面不能有任何走线、平面穿过；

7）其它网络走线、过孔和铺铜必须距-48V网络的走线、过孔和铺铜2～3mm(约78.74mil~118.11mil)，在平面层也需同样间距处理；

8）VCC输出滤波电路靠近DC/DC的输出放置。

开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出滤波器、控制电路、保护电路。PCB上使用的开关电源一般由板外输入的是DC电源，一般会省略输入电网滤波器、输入整流。

2.1 主电路

（1）输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤，同时也阻碍本机产生的杂波反馈到公共电网；

（2）整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换；

（3）逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高

频开关电源的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小；

（4）输出整流与滤波：根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

2.2控制电路

一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率或脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

2.3检测电路

除了提供保护电路中正在运行中各种参数外，还提供各种显示仪表数据。有三种方式：

一、脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation,缩写为PWM）开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。 二、脉冲频率调制（Pulse Frequency Modulation,缩写为PFM）导通脉冲宽度恒定，通过改变开关工作频率来改变占空比的方式。

三、混合调制。导通脉冲宽度和开关工作频率均不固定，彼此都能改变的方式，它是以上二种方式的混合。

开关电源PCB设计原则:

1）布局尽量紧凑，布线尽量粗短 2）大电流通道和载流能力 3）分清交流通路，减少噪声。

4）大电流输入输出共地采样反馈和调制输出远离电感和噪声区域。

3. DC/DC转换电路（LDO）

线性电压调整器是通过自身消耗多余的能量来达到调整电压的目的。优点：电路简单，使用方便，成本低。缺点：自身的发热量大，电源转换效率低。

线性电压调整器，如果自身功耗大，则需选择插件封装，加合适的散热器，同时注意接地引线尽量短粗，以减少发热损耗和引线电感的影响。

线性电压调整器本身功耗计算：

功耗=压差×负载电流=（Vi-Vo）× Io

由于本身会大量发热，硬件设计时会考虑加装散热片和利用PCB板散热在PCB设计时遇到电压调整器，需向硬件人员询问清楚他们选用的是哪种散热方式。有些电源芯片的散热片是和芯片地脚相连，而有些则是和芯片的输入或输出脚相连，如不注意，会导致输入或输出端对地短路。应考虑设置PCB表层的禁止布线区，否则散热器安装后可能蹭刮到PCB，造成短路。利用金属外壳和PCB板铜箔连接散热时，也需考虑是否允许连接到地层散热。线性电压调整器针对输出的电压值可分为：固定电压调整器、可调电压调整器。 针对这种输出电压固定的调整器，在布局时只需把它的输入、输出端的电容靠近管脚放置，布线时铺铜处理即可。

输出电压可调的调整器，在布局时需把它的输入、输出端的电容靠近管脚放置，它的调节电阻也须就近摆放，布线时输入、输出通道铺铜处理，控制信号粗线连接。

4.电源控制芯片LAYOUT案例

德州仪器PAD1000电源芯片的LAYOUT分析：对此开关电源芯片，主要电流路径和回流地平面使用宽、短的布线方式，输入电容、输出电容、电感器应尽可能接近IC。

问答：

1、电源芯片引出线的线宽好多比较窄，有时需要精确点的计算。比如我引出线宽10mil，厚度1oz，此时最大通流能力能做到多少？

------进入电源芯片管脚处同PIN宽即可，出PIN后需要加宽走线。

2、走线载流能力通过电流仿真软件计算

大致可以分为：1盎司同厚 表层20MIL线宽通流能力1A；内层1盎司铜厚 40MIL线宽通流能力1A。

3、PCB上电源模块的摆放 以靠近使用该电源的逻辑电路为准，这样PCB上电源的铜面分割都比较完整。

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