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          美萊特早新聞 PCB設計上開關電源的電感如何擺放才合適

          2019-08-17 23:17:10

          本文將為你講解PCB設計上開關電源的電感如何擺放才合適的問題,首先我們來看一下這個問題:線圈應該放在哪里?

           

          用于電壓轉換的開關穩壓器使用電感來臨時存儲能量。這些電感的尺寸通常非常大,必須在開關穩壓器的印刷電路板(PCB)布局中為其安排位置。這項任務并不難,因為通過電感的電流可能會變化,但并非瞬間變化。變化只可能是連續的,通常相對緩慢。

           

          開關穩壓器在兩個不同路徑之間來回切換電流。這種切換非???,具體切換速度取決于切換邊緣的持續時間。開關電流流經的走線稱為熱回路或交流電流路徑,其在一個開關狀態下傳導電流,在另一個開關狀態下不傳導電流。

           

          PCB布局中,應使熱回路面積小且路徑短,以便最大限度地減小這些走線中的寄生電感。寄生走線電感會產生無用的電壓失調并導致電磁干擾。一個降壓調節器,其中關鍵熱回路顯示為虛線??梢钥闯?,線圈L1不是熱回路的一部分。因此,可以假設該電感器的放置位置并不重要。使電感器位于熱回路以外是正確的——因此在第一個實例中,安放位置是次要的。不過,應該遵循一些規則。

           

          不得在電感下方(PCB表面或下方都不行)、在內層里或PCB背面布設敏感的控制走線。受電流流動的影響,線圈會產生磁場,結果會影響信號路徑中的微弱信號。在開關穩壓器中,一個關鍵信號路徑是反饋路徑,其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。第一個線圈繞組直接連接到降壓開關穩壓器的開關節點,如圖1所示。結果,線圈里的電壓變化與開關節點處的電壓一樣強烈而迅速。由于電路中的開關時間非常短且輸入電壓很高,PCB上的其他路徑上會產生相當大的耦合效應。因此,敏感的走線應該遠離線圈。一些電路設計者甚至不希望線圈下的PCB中有任何銅層。例如,它們會在電感下方提供切口,即使在接地平面層中也是如此。其目標是防止線圈下方接地平面因線圈磁場形成渦流。這種方法沒有錯,但也有爭論認為,接地平面要保持一致,不應中斷:

           

          用于屏蔽的接地平面在不中斷時效果最佳。

          PCB的銅越多,散熱越好。

          即使產生渦流,這些電流也只能局部流動,只會造成很小的損耗,并且幾乎不會影響接地平面的功能。

           

          因此,同意接地平面層,甚至是線圈下方,也應保持完整的觀點。

           

          總之,我們可以得出結論,雖然開關穩壓器的線圈不是臨界熱回路的一部分,但不在線圈下方或靠近線圈處布敏感的控制走線卻是明智的。PCB上的各種平面——例如,接地平面或VDD平面(電源電壓)——可以連續構造,無需切口。


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