开关电源在电子线路板的设计简述

我们电子产品往往60％以上－可靠性方面的问题都出现在电子线路板的pCB设计上；工作及性能良好的pCB要相关的理论及实践相关经验；我在产品的设计实践中经常碰到各种各样的问题；比如电子线路板不能通过系统EMS的测试标准，测试关键器件IC的功能引脚时出现高频噪声的问题，电路功能IC引脚检测到干扰噪声进行异常保护等等。

通过理论与实践结合；用测试数据检验我们的理论和实践的差异点！优良的设计跟长期的相关经验总结是密不可分的！

1．开关电源通过以下的原理示意图分享设计总体原则

图示为我们常用的两种开关电源的拓扑结构；

A．开关电源拓扑主电流回流路径面积最小化；驱动脉冲电流回路最小化。

B．关于隔离开关电源拓扑结构，电流回路被变压器隔离成两个或多个回路（原边和副边），电流回路要分开最小回流面积布局布线设计。

C．假如电流回路有多个接地点，那么接地点要与中心接地点重合。

D．实际设计时，我们会受到条件的限制；假如2个回路的电容可能不好近距离的共地！

设计的关键点：

我们就要采用电气并联的方式就近新增一个高频电容达成共地（如图红色虚线）！

2．关于非隔离的IC控制器与主功率回路系统的pCB设计思路

如下图为－非隔离的电源给IC控制器供电，IC控制器控制LED的负载并进行调光及其它功能的控制应用。其控制器的供电及驱动回路的设计会影响系统的功能及可靠性。

通过图示IC控制器－pCB布局布线的设计思路如下：

A1．IC周边器件的地走线优先布局布线后连接到IC－gnd；

A2．IC－gnd再连接到滤波电容C1（高频电容－低容值）的接地端，假如是非隔离系统；存在主电源系统进行动态工作时，此地不再进行12V非隔离电源地连接。

A3．IC－控制中心的gnd要单点接地！C1电容靠近IC－gnd引脚，引脚地与C1电容－gnd最短连接。

关键环路

B．主电源回路路径的最小化设计原则

C．拓扑电流回路路径最小化设计原则

D．脉冲驱动回路路径最小化设计原则

注意条件受限时：电源的主回路与拓扑回路的电容可能不共地，我们可以采用电气并联的方式就近新增一个高频电容达成共地！

3．具体BOOST的LED驱动架构的pCB布局布线进行具体分析

设计基本思路如上所述；用下图进行设计分析

在图示中：黄色跳线（JX）有与12V回路地进行最小化环路面积的理论设计。

pCB蓝色高亮部分为系统GND走线，白色高亮部分为12V－IC供电电源正端走线。

通过实际的数据测试验证黄色跳线（JX）连接线接地对系统的影响：

测试条件：12V－6A115V／600mA（灯条）

测试项目：12V负载动态负载时间间隔500msmaxload／minimumload6．6A／0．2A

示波器设置

CH1：12V（偏置10V）CH3：115V（偏置100V）CH4：ILED（偏置500mA）

黄色跳线（JX）在回路中：

黄色跳线（JX）去除

通过优化环路响应，新增动态响应速度。

黄色跳线（JX）的系统回路影响：

由于12V同时给控制IC供应VDD，在进行差分信号走线时12V与GND布线时即电源与地的回流面积最小；当12V拉负载时，12V电解电容正到地回流；当12V负载电流新增时地走线阻抗不等于0，这时在公共地阻抗上就会出现电压差，导致地基准位的变化。

去掉黄色跳线（JX）后，控制回路变成单点接地。此时地电位基准的影响就不受多个回路电流的影响。在非隔离的系统中单点接地符合设计理论。