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DCDC转换器PCB布局建议

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对于转换器而言,除了通过计算来进行器件选型之外,正确的布局和元器件放置也是非常重要的,因为这将有助于充分发挥转换器的功能。一方面,布局不当可能会增加输出电压纹波,以及导致更高的EMI噪声,另一方面,转换器散热不足,导致异常温升。当然了,对于上述问题我们可以通过适当的PCB布局方法来解决。接下来我们就介绍一下在进行PCB布局时需要关注的事项。
1.电流路径
比如下图中,红线显示了转换器的输入以及输出部分的电流路径。输入和输出电容器(Cin,Co)的目的是降低输入电流和输出电压纹波。下面是一些布局的注意事项。
将Cin和Co放置在距离转换器比较近的地方。如果输入电容离转换器较远或不能同层放置。这可能会增加输入电流纹波,导致高输出纹波噪声或转换器不稳定。如果布局路径在转换器和负载点之间有很长的距离,建议在两端连接电容以减少输出电压纹波,也就是说添加两个Co电容,一个距离转换器近一些,另一个距离负载近一些。
2.PCBLayout和走线
适当的覆铜面积有助于转换器通过其引脚散热。然而,在实际应用中,单层PCB很难达到足够的散热面积。所以当散热能力不足时,建议使用多层PCB,常用的方法是通过多层板来增加PCB面积,并使用通孔进行连接。
通孔可以帮助将热量传导到其他PCB层,如果 PCB布局或走线不足,转换器无法将热量散发到PCB的话,转换器将在高温状态下运行,这可能会导致转换器过温损坏。PCB的载流能力可分为内层和外层。相同尺寸走线,内层电路的最大载流能力一般比外部电路的要小。我们可以使用下面的公式来计算PCB走线通流能力。
K:校正因子,内部:0.024;外部:0.048。
△T:PCB温升(℃)
A:PCB走线横截面积
I:最大载流能力(A)
假设电流为1A,PCB厚度为1oz/ft2,温升为10°C。结果是,对于内层,走线线宽需要30.8mil。对于外层,它只需要11.8mil。
3.EMI零件的放置
EMI分为传导噪声和辐射噪声。传导噪声是指通过电线或PCB走线传导的噪声。辐射噪声是指向区域发射(辐射)的噪声。PI滤波器、共模扼流圈和安规电容是解决EMI最常用的方法。选择正确的零件非常重要。此外,放置和布局通常会影响EMI结果。
PI滤波器是一种常见的EMI外接电路,由电感和电容组成。需要注意的是不要直接在电感下方布线。
共模扼流滤波器
当共模电流流入时,方向相同。增强了磁通量,增加了共模电感的电感量,从而抑制了共模电流。当差模电流流入时,两边的共模电流方向相反,磁通量被抵消,直接通过。请勿直接在滤波器下方布线。滤波器的输出端不要和输入端靠得太近,以免降低抑制能力
安规电容
安规电容失效后不会引起触电。它包括X和Y电容器。X电容跨接在电源线上,X电容可以抑制差模干扰,常用于AC-DC转换器应用中。
Y电容可以抑制共模干扰,通常跨接在转换器的初级和次级之间。目的是为次级共模电流提供一个电流回路到初级侧,减少共模电流对输出侧的影响,需要确认电容的隔离电压高于实际应用的需求。否则,它会损坏Y电容器。所以,如果隔离电压要求高,初级和次级走线不宜太近。并且,如果转换器外壳是金属的,则Y电容不应离转换器太近,以免隔离距离不足。

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21ic小管家 打赏了 50.00 元 2023-01-04
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21小跑堂 2022-12-27 10:17 回复TA
申请原创的话记得@21小跑堂 
王栋春 2022-12-26 22:41 回复TA
对于开关电源来讲,X电容和Y电容都是磨不过去的一环。 

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