开关电源PCB布板要领 - 图文

三圈两地，开关电源PCB布板要领

Ref http://bbs.21dianyuan.com/thread-174480-1-1.html 【作者nc965】

有人说关电源的布板反正很麻烦，我同意，因为它是开关电源，不是其他

题目是讲“要领”，因此不讲细节，也不是教材，与教材或者他人的理解相左、我也不做过多解释

有人说否！细节很重要，决定成败，

我说，要领最重要，基本的东西最重要，关键的地方没整对，大方向都错了，谈何细节？

因此只捡最重要的讲，其余的自己去琢磨了。 要领就6个字：布局，地线，间距。

其实前4各字基本上是一层意思，后两个字是另外一层意思，这些是要领，其余的都是细节了。

优化图示

第一的好与不好，是电容及电感的位置不一样，“C-L-C” π型滤波器

不好 好（大电流开窗）

第二背面的好与不好，就是回路有分割与没分割的区别！

不好 好（电感后电容开口）

第一张图的π型滤波器的电容在电感之后，

第二张图的电容管脚铜皮开缺口（保证电流尽量通过电感上方的电容？）。滤波效果差异 其实在图中已经标注出来了的；

【nc965】仔细看图，没有说输入输出电流流过电容，正因为输入输出是直流，不能流过电容，那么高频开关电路的高频脉冲交流就只能走电容了，因此电容上的脉冲电流特别大。

恩，这个图例子举的不错，一要遵循电流的流向，二要出线尽量从电容的根部出来。

输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口

其他讨论

是不是太宽了也容易被干扰到， 最近做一个案子，把IC地线加粗后低压高温烧机时会出现工作不正常。

比如说 有些动点（电感与开关管之间）就不宜布的过大

【lclbf】

看看我画的这个板子，怎么优化？自己感觉IT回来面积太大，有没有想到其他好的方法，还有接地和其他回路有没有问题。

下面改动了一下，自己感觉会好很多，但是还有些元件不好摆放，换种散热器可以，但是价格高几毛，老板不愿意，散热器下面不能布线放元件，还有个方法就是把散热器升高。

电流分类，开关电源中

【作者nc965】

开关电源在布线上最大的特点是拓扑引起的高频（高压）强电流与控制级的弱电信号交织在一起，首先要保证强电流的存在不干扰电源内部的控制信号，其次要尽量减少对外部的干扰（EMC）。一句话：要运行最稳定、波形最漂亮、电磁兼容性最好。

关键词一：电流

一个典型的开关电源强电流分布（图一）：

特点：

1、每种拓扑的输入输出电流 Ii 和 Io 幅度较大（与控制信号相比），但以直流为主。 2、每种拓扑的拓扑电流 It 幅度也较大，但一般没有尖峰毛刺，是拓扑产生的典型波形。

3、每种硬开关拓扑都有一个高频脉冲电流 Ip 回路，其幅度最大，且有可观的尖峰毛刺，其中毛刺部分幅度大，频率高，因而含有较高的能量。它一般是由续流或者吸收（钳位）二极管反向恢复引起的冲击电流回路，是最容易引起干扰的元凶。

4、 以上四种电流对应流经一段地线，并可能在对应的地线段上产生干扰电位差。 电流分类是开关电源布线的主要线索，请大家记住这个图。

关键词二：电容 从图中可以看出，It 和 Ip 电流完全（不是部分）地流经了各自对应的一个电容 Ci 和 Co。一般人很少去关注电容上流过的电流，而实际上这正是开关电源布局的关键之一。干扰都是通过电容被旁路的，整个电路最强劲电流都在电容上，电容很重要！

按照反应速度分，最快的器件是电容、二极管（别跟我扯正向恢复）等器件，最慢的器件是电感等器件。

要领一：高频脉冲电流 Ip 回路最小化（第一个圈）

首先找到你电路的高频脉冲电流 Ip 回路（每个拓扑都有的），它一般都是由包括开关管在内的快速器件组成的环路，在布局上让它最小化（连线最短、面积最小，因而干扰最小）。 这个是整个开关电源布局的第一步，而不是先去张罗输入输出在哪？IC放哪？ 这样连接后，ND两个地会合并在一起，形成一个点，这个点就是整个电路的接地中心。

要领二：拓扑电流 It 回路最小化 （第二个圈）

找到你电路的拓扑电流 It 回路（每个拓扑都有的），它一般都是包含了一个电感（或者变压器原边）的拓扑主回路的一部分，让它最小化。 注意：

1、It 回路与 Ip 回路有部分重叠（才能构成拓扑），因此 It 回路（应该）是在 Ip 回路（已经布置好的）基础上的延伸。

2、有时候这两个回路的布局有冲突，一般应以 Ip 回路为主。

3、对于隔离拓扑，It 回路被变压器分隔成原边和付边两部分，应分开最小化布置。 4、 如果 It 回路有个接地点，那么这个接地点应与上述接地中心重合，不能布置到一个点时，也要尽量缩短距离，同时留心这段地线上的 It 电流可能的影响。

5、条件受限时，上述2个回路的（输入输出）电容可能不能共地，必要时可以电气并联的方式就近增加一个（或两个可以共地的）高频电容达成共地。

画好这两个圈，这个PCB板布局的大致方位基本上确定了。现在再考虑控制在哪？输入输出在哪？

需要特别指出的是：

1、这种布局是针对硬开关的，但是对软开关拓扑仍然有效，你总不希望自己的软开关谐振波形上再意外出现一个小波吧？ 2、这种布局是针对硬开关的，它就是要让电路看上去更加符合理论波形，拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一层意思是：它会更硬一些（可能对EMC某些频段不利）。

3、从EMC角度，这种布局就是总体最优化结构，整体上最容易过辐射和传导测试。具体到某个板能不能过？按这样布局后的整改工作量和成本也是最小。

关键词三：接地中心

图二

根据以上布局，图一地线上 G、N、D 三个点已经最大程度的合并成一个点了，这就是拓扑接地中心 GND。它的意义也很明确：这个点以外的地线上应该已经没有大的脉冲电流了，你的地线基本上就安静了，你的板总体上也安静了。因此，主电路的其他部分：桥在哪？输入输出端子在哪？怎么走线都问题不大了。

关键词四：特殊工况 但仍然有意外情况：

1、如果图一的输入差模滤波电感 Li 没有或不足，其地线的输入 A-GND 段仍然可能有较大的脉动电流。这是由于电源的输入阻抗太低，以至于单独一个 Ci 还不足以旁路掉所有高频的缘故。

2、输出突然短路、或者输入在交流的高电压角突然开机，电容 Co 和 Ci 呈短路运行工况，可能在地线的 GND-E 或者 A-GND 段上产生非常强大的电流和高达足以烧坏芯片的电压差(可能十几伏或更高)。有不少人开机或者短路就烧芯片（其他不烧），多半是这里没处理好。

拓扑的布局处理完了，现在是控制部分。根据以上布局，已经知道了接地中心，同时也能够看出来开关的驱动脚在哪个方向，就可以就近布置驱动和控制电路了。

开关电源的所有操控，最终都由对开关管的精确驱动来体现，因此驱动环路要优先布置。目的只有一个：保持驱动波形的正确和纯粹。因此：

要领三：驱动电流 Ig 回路最小化（第三个圈）

图三

插入[爱国分子]

单点节点更好的是下图（来自上学的时候画电路板很喜欢大面积铺地，现在发现这是很错误的做法。地线看似简单，但是想铺好，很难。一般在芯片底下小面积铺地，直接连在芯片地上，其余的地单点接地，注意环流面积，注意隔离模拟数字地，具体怎么铺，很灵活的，要根据具体情况。

记住：接地的线不一定要专门接在铺的铜上，即使铺也不要大面积铺，而是分成几块铺，然后连接在一个点上，这就是接地）：

插入[pq2620]

这个帖子看了好久，学习了好久，

最近遇到几家芯片对布局地线要求非常高

比如SY的芯片布局就和nc965的布局才能正常工作。 如果按照另外一个兄弟说的单点接地就百分比不能工作

然而用谱成的芯片就布局也和nc965你说的布局一样可以工作，但是地线接点比较坑，直接接到VCC电容上也不行，不行近并且最好所有地开个大面积铺铜。

所以布局地线是个大学问。还需要配合每家芯片研究他们芯片给出的布局资料来布局。

需要注意的是：

1、这个电流环路应包含驱动电路的 Vcc 滤波电容 Cg 通道在内，因为驱动电流本质上就是该滤波电容 Cg 的输出电流。这个电流（脉冲成分）是很大的，一般是安培级，至少是亚安培级，几乎与拓扑电流相当。

2、这个滤波电容 Cg 必须贴近驱动 IC 的供电端子布置，这是因为驱动 IC 内部的电路和信号可能非常复杂和敏感，完全要仰仗这个电容来撑住。——这一布线原则对任何一个芯片（电路）都适用，即：每个 IC 的 Vcc 滤波电容无一例外的都必须就近钉在该芯片的 Vcc 和 Gnd 引脚上，没得商量。

3、这样布置下来后，一般会形成 Rg 连线和 GND-gnd 两条连线，两条连线在环路电流 Ig 上是等效的。这意味着改变其中任意一条连线上的电流波形，都将改变驱动电流波形，使其不再纯粹。这还意味着 GND-gnd 可能会拉开距离，这就形成了第二个接地中心 gnd。

关键词五：一点接地

gnd 即驱动电路的滤波电容 Cg 的接地端，它可能与拓扑接地中心 GND 拉开距离。如图所示，所有弱电单元的地线应在此一点接地，再连接到 GND。为什么要这样接？原因是：

1、首先，其中辅助电源的电流 Iv 是最大的（也可能是安培级），而且跟 Ig 刚好反向（它是 Cg 的输入电流），如果其接地点不连接到 gnd，比如接到 GND，势必会在 GND-gnd 连线上形成 Iv 电流回路，使 Ig 叠加上 Iv，导致驱动电流波形畸变，即：驱动被供电干扰。 基于这个原因，驱动电路的滤波电容 Cg 的 VCC 端的输入输出连接也需要分开走线。

2、其他电路单元的电流一般很弱，如果连接到其他地方，则会使 GND-gnd 连线上较强劲的 Ig 脉冲电流叠加到自己的地线上，即：控制被驱动干扰。 3、同理，其他各个电路的地线，无论多么绕，均应分别走线到 gnd 一点接地，否则，除了可能因上述 Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv 等强电流窜进自己的地线形成干扰外，还可能通过共用地线相互干扰。

最后的关键词：道理是死的，人是活的

[bittertea]

我仍然认为这种接法也是不对的，不知前辈如何看。

第一个圈为Ig的通路，第二个圈为VCC-GND的供电通路。可以看到在哪一个公共段中，第一个圈和第二个圈的电流正好是反的，而第一个圈中是脉动的，这样接我认为不大好。

我认为还是你最开始提的第一种是比较好。

[nc965]

这个电流环路应包含驱动电路的 Vcc 滤波电容 Cg 通道在内，因为驱动电流本质上就是该滤波电容 Cg 的输出电流。

这里说的是“本质”，理解到这个本质就行，其他说法，比如退耦、滤波，

都不是本质。

不少人习惯（见30楼）在大电解焊盘那里开一条缝，说是师傅教的，要挤电流什么的，有道理没？

没道理！实际上，根据此贴描述，一般只有三个地方需要这样连接，它们是：拓扑接地中心 GND（它不一定在大电解的某个焊盘上）、信号接地中心 gnd，Cg 的 VCC 点。其他地方没有必要搞成一点接地的样子。意思是搞成那样虽然不会铸成大错，但也没有你期望的效应，画蛇添足而已。

关于桥式变换器

桥式变换器的 PCB 布局，其实在本帖上述中几个案列中已不止一次的有涉及，但是发现最近与此有关的提问帖突然增多了起来，感觉有必要专门说说这个问题。

之前之所以没有专门提及这个问题，是因为桥式变换器的 PCB 布局（或者将开关直接钉在铜排上的布局）其实是很简单的，很容易处理好。

考察桥式变换器，无论是半桥还是全桥，无论是硬桥还是软桥，无论是PWM整流桥还是同步整流的桥抑或双向变换的桥，他们都有这样的结构：

图中标明了桥式电路的 Ip、It 回路，可以看出：

1、结构中，最要紧的 Ip 回路其实只有3个元件：Q1、Q2、C1，要把三个元件接成最小回路是很容易的一件事。

2、Q1、Q2 内部都有个同等电流电压耐量的体二极管D1、D2（个别没有此二极管的开关需在外面并一个）。

3、无论处于何种工况，因为有此二极管的存在，Ip 回路都是最快速而有效的，没有任何尖峰存在的可能。

4、因此位于每个开关两端的 RC 吸收回路是完全没有必要的，D2-D1-C1 回路的拓扑吸收方式比它们更有效，更节能。

5、因某种原因也许 C1 不能太靠近两个开关，那就再用一个小容量的 CBB 电容就近达成这个电容，形成最小回路连接。

6、两个这样的最小回路连接的半桥就是全桥，It 回路再最短连接即可。

他人板子

Vishay:

已经按照您说的做了，看看还有什么不好的地方，请指出

A15767..:

00W 带辅助电源的LLC 半桥

目前调试时 PFC 变压器有噪声 ，ICE1PCS01 PFC IC

由于 老大给个机会我画图 ，麻烦版主指点下

A15767..:

版主，我参照你 消除尖峰的帖子走的线路，我认为回路应该为上图 红白线标示。对于你更改后的，我有疑问 变压器5.6脚到3.4脚的安规距离够不

再次看贴，参照版主意见修改，请指导 LLC部分

以下是地线走线

显然，Ip、It 回路均太大，还有相当的优化空间（事实上，这个板不能正常运行）。 重新布板

第一个圈：脉冲电流 Ip 回路最小化（磁珠挪了一下封装和位置），得到拓扑接地中心 GND：

第二个圈：拓扑电流 It 回路最小化

第三个圈：驱动电流 Ig 回路最小化，得到一点接地 gnd

至此，最关键部分已经搞定，其余的我就不演示了。

说对了，这个回路就是管尖峰的。Ip回路过大，尖峰就高，干扰就大，EMC就差。这是最要紧的一个回路。

参考阅读：葵花宝典：消除

Vds电压尖峰 ，说的就是这个回路

实例二：反激

这是49楼网友提供的一个例子，他的板是一个PFC+LLC的300W电源，比较没经验了，其中辅助电源是一个典型的反激电路。由于经常看见在反激布局上的提问贴，这里先就此给个实例：

电路: 其中用红线画出了Ip、It、Ig回路，Iv回路即D14和辅助绕组相关的回路

原板的布局可为一塌糊涂，不仅走线没有章法，间距也没有拉开：

调整后的布局：

其中，Ip、It回路已经最小化了，并且保持了足够的间距，Ig回路C32钉在了芯片上，Iv回路很绕，目的是要在C32两端一点接地。

增加一个反激实例

电路图：

原板，说是有问题，一直不正常

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6576.html