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開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源，開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM）控制IC和MOSFET構成。 當設計高頻開關電源時，布局非常重要。良好的布局可以解決這類電源的許多問題。因布局而出現的問題，通常在大電流時顯現出來，并且在輸入和輸出電壓之間的壓差較大時更加明顯。一些主要的問題是在大的輸出電流和/或大的輸入/輸出電壓差時調節能力的下降，在輸出和開頭波形上的額外噪聲，以及不穩定性。應用下面的幾個簡單原則就可以把這類問題最小化。 電感器 開關電源盡量使用低EMI（Electro Magnetic Interference）的帶鐵氧體閉合磁芯的電感器。比如圓形的或封閉的E型磁芯。如果開口磁芯（open cores）具有較低的EMI特性，并且離低功率導線和元件較遠，也可以使用。如果使用開口磁芯，使磁芯的兩極與PCB板垂直也是一個好主意。棒狀磁芯（stick cores）通常用來消除大部分不需要的噪聲。 反饋 盡量使反饋回路遠離電感器和噪聲源。還要盡可能使反饋線為直線，并且要粗一點。有時需要在這兩種方案之間折衷一下，但使反饋線遠離電感器的EMI和其它噪聲源是兩者當中更關鍵的一條。在PCB上使反饋線位于與電感器相對的一側，并且中間用接地層分開。 濾波電容器 當使用小容量瓷質輸入濾波電容器時，它應該盡可能靠近IC的VIN引腳。這將消除盡可能多的線路電感影響，給內部IC線路一個更干凈的電壓源。開關電源一些設計需要使用前饋電容器從輸出端連接到反饋引腳，通常是為了穩定性的原因。在這種情況下，它的位置也應該盡量靠近IC。使用表貼電容還會減少引線長度，從而減少噪聲耦合進因通孔元件而造成的有效天線（effective antenna）。 補償 如果為了穩定性，需要加入外部補償元件，它們也應該盡量靠近IC。這里也建議使用表貼元件，原因同對濾波電容的討論。這些元件也不應該離電感器太近。 走線和接地層 使所有的電源（大電流）走線盡可能短、直、粗。在一塊標準PCB板上，最好使走線的每安絕對最小寬度為15mil（0.381mm）。電感器、輸出電容器和輸出二極管應該盡可能靠在一起。這樣可以幫助減少在大開關電流流過它們時，由開關電源走線引起的EMI。這也會減少引線電感和電阻，從而減少噪聲尖峰、鳴震（ringing）和阻性損耗，這些都會產生電壓誤差。IC的接地、輸入電容器、輸出電容器和輸出二極管（如果有的話）應該一起直接連接到一個接地面。最好在PCB的兩面都設置接地面。這樣會減少接地環路誤差和吸收更多的由電感器產生的EMI，從而減少了噪聲。對于多于兩層的多層板，可以用接地面分開電源面（電源走線和元件所在的區域）和信號面（反饋和補償元件所在的區域）以提高性能。在多層板上，需要使用通孔把走線和不同的面連接起來。如果走線需要從一個面傳輸一個較大的電流到另一個面，每200mA電流使用一個標準通孔，是一個良好的習慣。 排列元件，使得開頭電流環同方向旋轉。根據開頭調節器的運行方式，有兩種功率狀態。一個狀態是當開頭閉合時，另一個狀態是當開頭斷開時。在每種狀態期間，將由當前導通的功率器件產生一個電流環。排列功率器件，以使每種狀態期間電流環的導通方向相同。這會防止兩個半環之間的走線產生磁場反轉，并可減少EMI的放射。 散熱 當使用表貼功率IC或外部功率開關時，PCB通常可以用作散熱器。這就是用PCB上的敷銅面來幫助器件散熱。參照特定器件手冊中有關使用PCB散熱的信息。這通常可以省去開關電源外加的散熱裝置。 |
