智能開關電源設計中,AC-DC的環路布局對于整個電源系統的性能至關重要。良好的布局可以提高電源的效率,減少電磁干擾(EMI),并確保系統的穩定性和可靠性。
環路布局設計原則
1. 環路面積最小化
- 減小電流路徑:盡量縮短電源路徑,減少環路面積,以降低EMI。
- 緊湊布局:將高頻元件放置得盡可能靠近,以形成緊湊的電流環路。
2. 旁路電容的布局
- 靠近電源引腳:去耦電容應盡可能靠近IC的電源引腳,以提供有效的高頻去耦。
- 多級去耦:使用不同容值的電容以覆蓋更寬的頻率范圍。
3. 地線布局
- 單點接地:對于高頻信號,采用單點接地以減少地回路的影響。
- 地線層:在多層板設計中,使用地線層可以提供一個低阻抗的地回路。
實際案例分析1-隔離電源方案
如反激式原邊控制電源,典型應用原理圖中,有4個環路:
Loop1:原邊主功率環路
Loop2:RCD吸收環路
Loop3:VDD環路
Loop4:Vout環路
在環路設計時,
Loop1、2、3的環路面積要盡量小,在Loop1中,走線還應盡量粗以優化效率,在Loop3中,VDD電容C3應緊貼芯片。
在GND走線設計時,
- 輔助繞組應直接連接到輸入電容的地,如Line1所示;
- VDD電容C3及FB下阻R5應先連接到芯片的GND管腳,再連接到輸入電容的地。
以OB2576XT為例,其原理圖&布局設計建議如下:
實際案例分析2-非隔離電源方案非隔離方案,典型應用原理圖中,有兩個環路:
Loop1:源開關環路
Loop2:續流環路
在Layout時,應讓環路面積盡量小,且在滿足環路面積小的前提下,功率電感L3盡量原理母線上的π濾波電路。反饋電阻 R4 和 R3 靠近芯片引腳放置。芯片的旁路電容靠近芯片引腳放置
在該轉換電路中,LX(Drain)是主電源的DC定點,可以在電流主回路走線上增加敷銅面積來改善電源散熱,提高電源性能;ISET(SOURSE) 是電源的開關動點,可以盡量縮短 SOURSE 和功率電感間的線徑來改善 EMI 的特性。
參考資料:《KP2313 datasheet》《OB2576X datasheet》《Application Note: AN_SY50282》