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开关电源电源模块的性能排布规律

时间:2013-11-08 19:28 点击:
      回路电流的路径规划常被忽视,但它对于优化电源设计却起着关键作用。此外,应该尽量缩短24V开关电源的扩宽与Cin1和CO1之间的接地走线,并直接连接裸焊盘,这对于具有较大交流电流的输入电容(Cin1)接地连接尤为重要。模块中接地的引脚(包括裸焊盘)、输入和输出电容器、软启动电容以及反馈电阻,都应连至PCB上的回路层。此回路层可作为电感电流极低的返回路径以及下文将谈及的散热装置使用。
DC DC电源模块
      在很多场合下,开关电源并不是单独存在于一块PCB上,而是以其中的一部分存在。那么我们称这个开关电源为电源模块。在规划电源布局时,首先要考虑的是两个开关电流环路的物理环路区域。虽然在电源模块中这些环路区域基本看不见,但是了解这两个环路各自的电流路径仍很重要,因为它们会延至模块以外。电流自导通的输入旁路电容器(Cin1),在高端MOSFET的持续导通时间内经该MOSFET,到达内部电感器和输出旁路电容器(CO1),最后返回输入旁路电容器。  
     环路2是在内部高端MOSFET的关断时间以及低端MOSFET的导通时间内形成的。内部电感器中存储的能量流经输出旁路电容器和低端MOSFET,最后返回GND。两个环路互不重叠的区域(包括环路间的边界),即为高di/dt电流区域。在向转换器提供高频电流以及使高频电流返回其源路径的过程中,输入大功率开关电源旁路电容器(Cin1)起着关键作用。
     输出旁路电容器(Co1)虽然不会带来较大交流电流,但却会充当开关噪声的高频滤波器。鉴于上述原因,在模块上输入和输出电容器应该尽量靠近各自的VIN和VOUT引脚放置。若使旁路电容器与其各自的VIN和VOUT引脚之间的走线尽量缩短并扩宽,即可将这些连接产生的电感降至最低。将PCB布局中的电感降至最低,有以下两大好处。第一,通过促进能量在Cin1与CO1之间的传输来提高元件性能。这将确保模块具有良好的高频旁路,将高 di/dt电流产生的电感式电压峰值降至最低。同时还能将器件噪声和电压应力降至最低,确保其正常操作。第二,最大化降低EMI。
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