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MOS驅(qū)動(dòng),PCB布線技巧圖文解析
  • 發(fā)布時(shí)間：2022-11-14 18:00:47
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MOS驅(qū)動(dòng),PCB布線技巧圖文解析
開關(guān)電源在布線上最大的特點(diǎn)是拓?fù)湟鸬母哳l（高壓）強(qiáng)電流與控制級(jí)的弱電信號(hào)交織在一起，首先要保證強(qiáng)電流的存在不干擾電源內(nèi)部的控制信號(hào)，其次要盡量減少對(duì)外部的干擾（EMC）。一句話：要運(yùn)行最穩(wěn)定、波形最漂亮、電磁兼容性最好。
關(guān)鍵詞一：電流
一個(gè)典型的開關(guān)電源強(qiáng)電流分布（圖一）：
開關(guān)電源 PCB布線
特點(diǎn)：
1、每種拓?fù)涞妮斎胼敵鲭娏?Ii 和 Io 幅度較大（與控制信號(hào)相比），但以直流為主。
2、每種拓?fù)涞耐負(fù)潆娏?It 幅度也較大，但一般沒(méi)有尖峰毛刺，是拓?fù)洚a(chǎn)生的典型波形。
3、每種硬開關(guān)拓?fù)涠加幸粋€(gè)高頻脈沖電流 Ip 回路，其幅度最大，且有可觀的尖峰毛刺，其中毛刺部分幅度大，頻率高，因而含有較高的能量。它一般是由續(xù)流或者吸收（鉗位）二極管反向恢復(fù)引起的沖擊電流回路，是最容易引起干擾的元兇。
4、  以上四種電流對(duì)應(yīng)流經(jīng)一段地線，并可能在對(duì)應(yīng)的地線段上產(chǎn)生干擾電位差。
電流分類是開關(guān)電源布線的主要線索，請(qǐng)大家記住這個(gè)圖。
關(guān)鍵詞二：電容
從圖中可以看出，It 和 Ip 電流完全（不是部分）地流經(jīng)了各自對(duì)應(yīng)的一個(gè)電容 Ci 和 Co。一般人很少去關(guān)注電容上流過(guò)的電流，而實(shí)際上這正是開關(guān)電源布局的關(guān)鍵之一。干擾都是通過(guò)電容被旁路的，整個(gè)電路最強(qiáng)勁電流都在電容上，電容很重要！
按照反應(yīng)速度分，最快的器件是電容、二極管等器件，最慢的器件是電感等器件。
要領(lǐng)一：高頻脈沖電流 Ip 回路最小化（第一個(gè)圈）
首先找到電路的高頻脈沖電流 Ip 回路（每個(gè)拓?fù)涠加械模话愣际怯砂ㄩ_關(guān)管在內(nèi)的快速器件組成的環(huán)路，在布局上讓它最小化（連線最短、面積最小，因而干擾最?。?/div>
這個(gè)是整個(gè)開關(guān)電源布局的第一步，而不是先去張羅輸入輸出在哪？IC放哪？
這樣連接后，ND兩個(gè)地會(huì)合并在一起，形成一個(gè)點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)就是整個(gè)電路的接地中心。
要領(lǐng)二：拓?fù)潆娏?It 回路最小化 （第二個(gè)圈）
找到電路的拓?fù)潆娏?It 回路（每個(gè)拓?fù)涠加械模?，它一般都是包含了一個(gè)電感（或者變壓器原邊）的拓?fù)渲骰芈返囊徊糠?，讓它最小化?/div>
注意：
1、It 回路與 Ip 回路有部分重疊（才能構(gòu)成拓?fù)洌虼?It 回路（應(yīng)該）是在 Ip 回路（已經(jīng)布置好的）基礎(chǔ)上的延伸。
2、有時(shí)候這兩個(gè)回路的布局有沖突，一般應(yīng)以 Ip 回路為主。
3、對(duì)于隔離拓?fù)?，It 回路被變壓器分隔成原邊和付邊兩部分，應(yīng)分開最小化布置。
4、 如果 It 回路有個(gè)接地點(diǎn)，那么這個(gè)接地點(diǎn)應(yīng)與上述接地中心重合，不能布置到一個(gè)點(diǎn)時(shí)，也要盡量縮短距離，同時(shí)留心這段地線上的 It 電流可能的影響。
5、條件受限時(shí)，上述2個(gè)回路的（輸入輸出）電容可能不能共地，必要時(shí)可以電氣并聯(lián)的方式就近增加一個(gè)（或兩個(gè)可以共地的）高頻電容達(dá)成共地。
畫好這兩個(gè)圈，這個(gè)PCB板布局的大致方位基本上確定了?，F(xiàn)在再考慮控制在哪？輸入輸出在哪？
需要特別指出的是：
1、這種布局是針對(duì)硬開關(guān)的，但是對(duì)軟開關(guān)拓?fù)淙匀挥行В偛幌Ｍ约旱能涢_關(guān)諧振波形上再意外出現(xiàn)一個(gè)小波吧？
2、這種布局是針對(duì)硬開關(guān)的，它就是要讓電路看上去更加符合理論波形，拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一層意思是：它會(huì)更硬一些（可能對(duì)EMC某些頻段不利）。
3、從EMC角度，這種布局就是總體最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，整體上最容易過(guò)輻射和傳導(dǎo)測(cè)試。具體到某個(gè)板能不能過(guò)？按這樣布局后的整改工作量和成本也是最小。
關(guān)鍵詞二：接地中心
開關(guān)電源 PCB布線
根據(jù)以上布局，圖一地線上 G、N、D 三個(gè)點(diǎn)已經(jīng)最大程度的合并成一個(gè)點(diǎn)了，這就是拓?fù)浣拥刂行?GND。
它的意義也很明確：這個(gè)點(diǎn)以外的地線上應(yīng)該已經(jīng)沒(méi)有大的脈沖電流了，地線基本上就安靜了，板總體上也安靜了。因此，主電路的其他部分：橋在哪？輸入輸出端子在哪？怎么走線都問(wèn)題不大了。
關(guān)鍵詞三：特殊工況
但仍然有意外情況：
1、如果圖一的輸入差模濾波電感 Li 沒(méi)有或不足，其地線的輸入 A-GND 段仍然可能有較大的脈動(dòng)電流。這是由于電源的輸入阻抗太低，以至于單獨(dú)一個(gè) Ci 還不足以旁路掉所有高頻的緣故。
2、輸出突然短路、或者輸入在交流的高電壓角突然開機(jī)，電容 Co 和 Ci 呈短路運(yùn)行工況，可能在地線的 GND-E 或者 A-GND 段上產(chǎn)生非常強(qiáng)大的電流和高達(dá)足以燒壞芯片的電壓差(可能十幾伏或更高)。有不少人開機(jī)或者短路就燒芯片（其他不燒），多半是這里沒(méi)處理好。
拓?fù)涞牟季痔幚硗炅?，現(xiàn)在是控制部分。根據(jù)以上布局，已經(jīng)知道了接地中心，同時(shí)也能夠看出來(lái)開關(guān)的驅(qū)動(dòng)腳在哪個(gè)方向，就可以就近布置驅(qū)動(dòng)和控制電路了。  
開關(guān)電源的所有操控，最終都由對(duì)開關(guān)管的精確驅(qū)動(dòng)來(lái)體現(xiàn)，因此驅(qū)動(dòng)環(huán)路要優(yōu)先布置。目的只有一個(gè)：保持驅(qū)動(dòng)波形的正確和純粹。
要領(lǐng)三：驅(qū)動(dòng)電流 Ig 回路最小化（第三個(gè)圈）
開關(guān)電源 PCB布線
需要注意的是：
1、這個(gè)電流環(huán)路應(yīng)包含驅(qū)動(dòng)電路的 Vcc 濾波電容 Cg 通道在內(nèi)，因?yàn)轵?qū)動(dòng)電流本質(zhì)上就是該濾波電容 Cg 的輸出電流。這個(gè)電流（脈沖成分）是很大的，一般是安培級(jí)，至少是亞安培級(jí)，幾乎與拓?fù)潆娏飨喈?dāng)。
2、這個(gè)濾波電容 Cg 必須貼近驅(qū)動(dòng) IC 的供電端子布置，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng) IC 內(nèi)部的電路和信號(hào)可能非常復(fù)雜和敏感，完全要仰仗這個(gè)電容來(lái)?yè)巫　?mdash;—這一布線原則對(duì)任何一個(gè)芯片（電路）都適用，即：每個(gè) IC 的 Vcc 濾波電容無(wú)一例外的都必須就近釘在該芯片的 Vcc 和 Gnd 引腳上，沒(méi)得商量。
3、這樣布置下來(lái)后，一般會(huì)形成 Rg 連線和 GND-gnd 兩條連線，兩條連線在環(huán)路電流 Ig 上是等效的。這意味著改變其中任意一條連線上的電流波形，都將改變驅(qū)動(dòng)電流波形，使其不再純粹。這還意味著 GND-gnd 可能會(huì)拉開距離，這就形成了第二個(gè)接地中心 gnd。
關(guān)鍵詞四：一點(diǎn)接地
gnd 即驅(qū)動(dòng)電路的濾波電容 Cg 的接地端，它可能與拓?fù)浣拥刂行?GND 拉開距離。如圖所示，所有弱電單元的地線應(yīng)在此一點(diǎn)接地，再連接到 GND。為什么要這樣接？
原因是：
1、首先，其中輔助電源的電流 Iv 是最大的（也可能是安培級(jí)），而且跟 Ig 剛好反向（它是 Cg 的輸入電流），如果其接地點(diǎn)不連接到 gnd，比如接到 GND，勢(shì)必會(huì)在 GND-gnd 連線上形成 Iv 電流回路，使 Ig 疊加上 Iv，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流波形畸變，即：驅(qū)動(dòng)被供電干擾。 基于這個(gè)原因，驅(qū)動(dòng)電路的濾波電容 Cg 的 VCC 端的輸入輸出連接也需要分開走線。
2、其他電路單元的電流一般很弱，如果連接到其他地方，則會(huì)使 GND-gnd 連線上較強(qiáng)勁的 Ig 脈沖電流疊加到自己的地線上，即：控制被驅(qū)動(dòng)干擾。
3、同理，其他各個(gè)電路的地線，無(wú)論多么繞，均應(yīng)分別走線到 gnd 一點(diǎn)接地，否則，除了可能因上述 Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv 等強(qiáng)電流竄進(jìn)自己的地線形成干擾外，還可能通過(guò)共用地線相互干擾。
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