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PCB技術

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PCB設計中的3W原則、20h原則和55原則
2020-09-12
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Author:dag      Share


用於電壓轉換的開關穩壓器使用電感器來臨時存儲能量。這些電感器通常尺寸很大,必須放置在開關穩壓器印刷電路板(PCB) 佈局中。電流不會瞬間改變,但改變電感通過並不困難。變化只能是連續的,通常比較緩慢。


開關穩壓器在兩個不同的路徑之間來回切換電流。切換速度取決於邊沿的持續時間。開關電流流過的電路稱為熱迴路或交流電流通路,它在一種開關狀態下傳導電流,而在另一種開關狀態下不傳導電流。在PCB佈局中,熱電路面積要小,路徑要短,以減少這些走線中的寄生電感。寄生線路電感器會產生無用的電壓不平衡並引起電磁干擾 (EMI)。


用於降壓切換的開關穩壓器(關鍵熱電路如虛線所示)

用於降壓切換的開關穩壓器(關鍵熱電路如虛線所示)

圖 1 顯示了一個降壓穩壓器,其中的關鍵熱迴路用虛線表示。可以看出,線圈 L1 不是熱迴路的一部分。因此,可以假設電感的位置並不重要。因此,二次迴路的位置就是電感的正確位置。但是,應該遵循一些規則。

敏感控制線不得放置在電感下方(不可在PCB表面上方或下方)、內層或PCB背面。受電流影響,線圈會產生磁場,從而影響信號路徑中的微弱信號。在開關穩壓器中,一個關鍵的信號路徑是反饋路徑,它將輸出電壓連接到開關穩壓器 IC 或電阻分壓器。

還應注意,實際線圈既有電容效應,也有電感效應。線圈繞組直接連接到降壓型開關穩壓器的開關節點,如圖 1 所示。因此,線圈中的電壓變化與開關節點處的電壓一樣強烈而迅速。由於電路中開關時間短,輸入電壓高,對PCB上的其他路徑會有相當大的耦合效應。因此,敏感接線應遠離線圈。

帶線圈位置的adp2360降壓轉換器示例電路

帶線圈位置的adp2360降壓轉換器示例電路

圖 2 顯示了 adp2360 的示例佈局。在該圖中,圖 1 中重要的熱回流路線圖是綠色的。從圖中可以看出,Yellow 反饋路徑與離線迴路 L1 有一定的距離。它位於PCB的內層

一些電路設計人員甚至不希望線圈下方的 PCB 中有任何銅。例如,即使在接地層中,它們也會在電感下方提供切口。目的是防止線圈下方的接地平面因線圈磁場而產生渦流。這種方法沒有錯誤,但也有人認為接地平面要一致,不能中斷

1. 用於屏蔽的地平面是有效的,不會中斷。

2. PCB中的銅越多,散熱效果越好。

3、即使產生渦流,這些電流也只能局部流動,損耗很小,幾乎不影響接地平面的功能。

因此,同意接地平面層,即使在線圈下方,也應保持完整。

總之,我們可以得出結論,雖然開關穩壓器的線圈不是關鍵熱迴路的一部分,但建議不要在線圈下方或附近放置敏感的控制線。PCB 上的各種平面——例如,接地平面或 VDD 平面(電源電壓)——可以連續構建而無需切割。