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【文原创】Layout对开关电源的重要性

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liang099
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高级工程师
  • 2015-11-22 23:04:24
  龙腾越来越给力,狼也越来越多啊,哈哈。特别是看了已是悬崖百丈冰的帖子,很接地气,一字一句了看了4个小时。
  小弟起步比较低,没有什么系统的学习,以前以为了解器件,学好原理就行,后来开始自己Layout才发现,画板对开关电源的重要性,因为小弟Layout自学为主,碰到的实际问题比较多。
  如今的电源市场,拼体积、拼价格、拼性能,如何做到这3点就需要一个经验丰富的Layout工程师。

本帖最后由 liang099 于 2015-11-23 00:05 编辑

hlp330
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版主
  • 2015-11-22 23:15:18
 
是的,PCB画好的话,你就基本上成功了一半啊。
liang099
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  • 2015-11-22 23:41:48
 
哈哈 版主这么晚还上论坛啊。
hellbaron2008
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  • 2015-11-28 13:34:45
 
PCB画不好,就等于失败了!
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-28 19:55:34
 
是的板子画不好等于这个电源失败了。
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-22 23:40:55
 
1、静电打坏IC。
1.1 VCC电容跟VCC脚越近越好。如下图VCC电容与IC脚太远,静电和耐压都会打坏IC,当然这还要看芯片的抗ESD能力。
HW_T1{W4WEA3S7}S@8G6(SV.png
1.2单点接地,静电和耐压的回路是一样的,首先我们搞清楚它的回路基本就清晰了,主要2个部分,Y电容,变压器初次级寄生电容。所以这2个器件的地在允许的情况下尽量单点接地,防止打坏IC。
3$Y$NK6R%3T$YBJLC2(6Q1H.png
1.3 下面这个最郁闷了,10KV空气没事,15KV挂了,直接炸机,最后调到怕了。后来师傅出了个注意拉窗帘关灯在下图红色部分,Y电容的地一个欢快的小火花颠到了MOS,也就是说15KV要更远的距离,后来把开槽又拉了一部分装绝缘片隔离OK了。
EPY($ILNM@]M8V@5K%S2W76.png
1.4 放电针,不要小看了一个小小的放电针,关键的时候大作用,我有实际看过,如下图在一个黑暗的房间内,打15KV静电,两端放电拉弧产生一个火花消耗掉。要注意安规距离哦。
5`52B2BT80(2AOA_2T[5AZG.png


liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 00:02:26
 
2.Layout对温度的影响。一个画板经验丰富的工程师和一个比较业余的做出来的温度相差10-20度你信嘛,我信了。
2.1肖特基温度高,这么办换封装加电流改匝比换品牌,其实Layout也是可以解决的,把肖特基阳极接到母座上,利用母座散热肖特基温度可以下来10度作用。
6BF2D570B11748ABA913DA587DC4A488.jpg
2.2接着上面那附图,肖特基温度下来了,母座有所提高,变压器和MOS靠母座太近,也可以理解为功率器件之间距离太近,大家知道变压器MOS肖特基啊这些功率器件,在越恶化的环境中性能越差导致温度更高。如下图2者分开和靠近,肖特基和内置MOS的IC 温度相差7度。

TJ158D0
2.3利用一切可利用的散热,经常听到某IC,FAE说我们这颗IC温度100度自己实际做出来120度,这就看画板了。车充,开窗,加厚铜箔,利用负极弹片把热导出。 原本125度,上面3点加进去降低20度你信嘛我信了。Q2同步整流,开窗直接接到负极弹片,Q1开关管,U1IC原理Q1Q2。同步2OZ。
~)@F`[(G$JNDHAJEIDZ9(S4.jpg

130度的图也上一下。这个板 Q1 125度 Q2 134度 IC 120度 电感120度。  
_L47X8JWKESU{`HNEW4WY7H.png

本帖最后由 liang099 于 2015-11-23 12:55 编辑

liang099
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  • 2015-11-23 00:07:31
 
一不小心12点了,明天继续。
lclbf
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  • 2015-11-30 11:26:30
 
PCB图还配上实物就更好了。对于初学者更容易明白!
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 21:02:54
 
3、纹波大家都知道影响这一点的就是减小电容的ESR,加大容量,加差模电感减小纹波电流组成π滤波。上面说到,降低成本,办法总比问题多,先检查板子。
,先看下面这个板子,CN1纹波90mV,CN2纹波150mV。仔细看下面蓝色线勾勒出来的地方环路面积太大,把CE3放在2个USB的中间,纹波都降到100mV,实际有困难的话,可以在CN2端再加一个小电容。
[KW9C4A{_11W97%P39LT8SW.png
不要超捷径要按顺序走,看下图,电流的方向直接忽略的电容的地,纹波近300mV,我们试着把变压器的地接到C4地。再看电流的走向一个完整的回路,纹波降到73mV。
R3[1_`_9XMO[EFM[BI7$KVV.png SP3XR2H[GH$SJF{LXMAW%IC.png
在必须加π滤波的时候也要注意。差模电感前面的电容要大于或者等于或者的容量,否则容易引起震荡。
}HQB(7)OFD60HVFVR)ZLOTQ.png

整流肖特基要靠近滤波电容否则也容易产生震荡,有碰到一次严重的高压炸机。就是下面这幅图曾经把我炸的心力憔悴。
Q(8[NK(GV4MLE9`DEUIWS26.png




本帖最后由 liang099 于 2015-11-23 21:13 编辑

liang099
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  • 2015-11-23 21:44:04
 
4、EMI 日常中我们调试无非就是吸收,加共模,X电容,变压器屏蔽。其实画板也可以解决很多问题。
4.1 MOS与变压器太近。传导NG,这很容易分辨,平均值很多地方超峰峰值也很多地方超。把MOS和LN 拉开距离基本就解决。
O7%EOQU}CMLMI0@6[HZNM7B.png
4.2 变压器和LN太近。同样 传导NG,峰峰值平均值很多地方超,往往基于结构的弊端没有办法而为之。是的变压器加屏蔽可以解决,可以试着把变压器反馈和次级反着绕。一般也能解决这一成本就省下来了。
CJJ@Z$]66)GA_X[KV4$CYWU.png

hlp330
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版主
  • 2015-11-23 21:53:43
 
把变压器反馈和次级反着绕,这个是什么意思?
鸡腿
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副总工程师
  • 2015-11-23 23:25:19
 
可能是反相反绕,比如常规是1脚起2脚落,顺时针绕,此时1脚与A脚为同名端;另一个就是2脚起1脚落,逆时针绕,此时1脚与A脚仍为同名端;从结构上看,如果此绕组有二层,则起始脚是埋在第一层的。
如果房主是这个意思,则对EMC有极大的影响,我是实验过的。
liang099
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  • 2015-11-24 11:51:31
 
是的
Vegetable_Bird
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本网技师
  • 2016-5-10 16:01:38
 
那应该是正面影响吧?
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 21:56:39
 
4.3Y电容的接点。如下图Y电容的地直接接大电容的地还是变压器的地2种效果或者输出的低还是正,这个没有硬指标完全看实际效果,在很多时候还是很明显的效果,这里聊一下Y电容最好还是加充电器最好还是加上可以减少纹波噪声,减少手机干扰,适配器的话就看情况了,比如机顶盒加了反而会有干扰。
HG)2`8C5`61FVBVFD83_MQ5.png
4.4 车充 比较明显的一点就是,续流二极管的阳极接输入点解的地效果还是很明显的。
MGQ8X8K_$PWI~E[~K2WU.png

liang099
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高级工程师
  • 2015-11-28 11:41:42
 
不要去用母座作为走线,阻抗大影响效率,有做过实验影响0.5个点。
`OKALPO`{7V6V8]~FAV9JZF.png
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-29 21:58:21
 
海拔5000m,目前我们做认证就是CCC碰到过着这个要求,主要区别就是空气爬电,初次级都要满足6.4mm ]Q~]PG8S2_1`SD2(V9QN`[1.png

qq80644864
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  • 2015-11-29 22:40:31
 
如果机构来量,他们会用卡尺量,所以这个距离量出来,可能就不够6.4了
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-30 21:18:36
 
线要跟半边距离大于0.8mm,给大家看一张图,几乎贴板了,实物成这样了只有0.4造成过电流能力不足。
7WT5UD`)4120AP~ZMMU~AP7.png AB1}0C$F`QQ)}SMZ`~5Q%.jpg

lifeHORSE
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本网技工
  • 2017-3-14 16:50:30
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请问大神母座走线什么意思,pcb走线是走一根主线,母座如需要再分支连接到母座吗?谢谢
lanyuye00
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高级工程师
最新回复
  • 2019-9-19 11:46:26
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MOS与变压器靠太近,传导NG?求解
飞翔2004
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副总工程师
  • 2015-11-30 08:51:04
 
Layout对于开关电源确实是非常重要的,对电源的一些参数起到非常关键的作用,讲的很详细。
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-30 11:44:30
 
恩是的 尽量拉到6.6mm
fdecctv
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助理工程师
  • 2017-1-16 18:03:34
 
"整流肖特基要靠近滤波电容否则也容易产生震荡,有碰到一次严重的高压炸机。"我的理解是这样布的板相当于增加了漏感,导致的前面尖峰电压过高引起的“炸鸡”。所谓的产生的震荡我有点不理解

who1234
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本网技师
  • 2015-11-24 13:20:20
 
两个差不多的板子,这么大差异啊。
lishuiping
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本网技工
  • 2017-3-7 20:34:10
 
个人觉得虽然是散热了,但二级管的正级是个辐射源,这样相当于整个母座都会成为辐射源,可能会影响辐射过不了,请大家验证
hlp330
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  • 2015-11-23 08:36:25
 
你的Y电容的地到MOSFET的距离看起来很远啊?15KV就可以空气放电了?
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 11:34:39
 
是的,明显看见一个过火跑过去,加了个绝缘片就OK了。
hlp330
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  • 2015-11-23 11:48:08
 
原副边的距离有多远啊?
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 12:23:03
 
6.5左右
本帖最后由 liang099 于 2015-11-23 12:27 编辑

liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 12:25:44
 
1Z422UU3MI`DMLH44$`J`CI.png 最短距离8.5左右,当时的绝缘片只包到MOS,G极。
qq80644864
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  • 2015-11-23 09:40:52
 
你那15KV的时候,初次级原本的距离就不够,必须开槽加挡板
hlp330
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  • 2015-11-23 12:31:44
 
6.1mm对于初次级的距离显然是足够了,不过对于15KV的放电,确实需要考虑加放点点。
jing456
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本网技师
  • 2015-11-24 15:25:18
 
很好的经验贴。
liaozhaocheng
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  • 2017-1-13 17:41:49
 
经典之作,收获不小
lclbf
  • lclbf
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副总工程师
  • 2015-11-23 12:11:14
 
正中干货!有经验的高工可以多来些干货!!!
已是悬崖百丈冰
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副总工程师
  • 2015-11-23 21:40:48
 
不错,赞一个,我都看了。都是很好的实例分析,我公司一般都是按照海拔5000m高度画的PCB,安规距离都会过,对于稍微复杂的机构,surge可能会不过(放电路径要选好),ESD一般没问题(要选择好的厂家IC, 如果信号线多了,ESD可真是可死结,只有重新画了,),hi-pot也不会有什么(要看屏蔽处理的怎么样了,还有变压器要做好),绝缘阻抗也没事,如果效率好了,热一般都没事,次级主电流要覆铜。最后就是EMI了,一般的小功率单端反激,没有解不掉的EMI,负载的拓扑机构是要看Layout了。总之嘛,实践出真知,楼主,加油!
liang099
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高级工程师
  • 2015-11-23 21:59:18
 
哈哈 大哥你现在已经是我的偶像了,你的帖子写的很受益,其实5000也就CCC,就一点注意后面会讲下。
oldfang
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副总工程师
  • 2015-12-1 09:06:02
 
LAYOUT的整理的不错,一起学习下。
木木很-shy
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副总工程师
  • 2015-12-2 23:26:23
 
顶一下,期待楼主继续,向您学习~
lclbf
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LV8
副总工程师
  • 2016-7-22 08:59:48
 
你提到的海拔问题,布板具体要注意些啥?还有海拔不同,选择元件有啥区别?
zhc7401
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LV8
副总工程师
  • 2015-11-28 20:07:42
 
Layout是排版,布线设计,现在行业主要是指画PCB电路板的一种职业.
mzwr963852741
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高级工程师
  • 2015-11-30 08:41:20
 
好的LAYOUT的确是一个好电源的基础,这需要理论+经验。
jiekou514
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副总工程师
  • 2016-3-11 17:29:12
 
请教楼主,PCB布板的时候,线路间的压差该如何处理?
xin1827474
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初级工程师
  • 2016-7-21 11:34:30
 
[size=14.0000009536743px]可以吧已是悬崖百丈冰的帖子链接发一下吗
attiny
  • attiny
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高级工程师
  • 2016-9-10 17:00:50
 
总结的不错,受益中,,,
luck_gfb@163.com
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  • 2016-12-3 10:22:42
 
多谢楼主的分享
peace_lau
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  • 2017-1-10 08:40:39
 
关注
弄花惊弦
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  • 2017-1-10 18:01:30
 
你好,请问一下,次级输出整流管是阳极连接变压器好还是阴极连接变压器好?
zy550sc
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高级工程师
  • 2017-2-27 22:30:54
 
布板,初次级安规距离的加严尽量留足余量,不然安规机构用卡尺量很容易出问题
大大西瓜
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LV4
初级工程师
  • 2017-3-10 20:51:09
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真的是很实用的经验之谈啊
sh1503009
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高级工程师
  • 2017-3-14 17:50:06
  • 倒数8
 
PCB layout确实是一门学问,要考虑功率走向,各种环路、接地设计、热设计;需要经验呢!
寻觅_123
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LV4
初级工程师
  • 2017-3-15 11:02:14
  • 倒数7
 
有人会教么?
ae10257
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LV3
助理工程师
  • 2017-3-17 13:26:56
  • 倒数6
 
全部看完 收益很多
Temo2015
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LV6
高级工程师
  • 2017-3-22 08:40:57
  • 倒数5
 
非常不错
jacksnom
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本网技师
  • 2018-10-11 16:17:37
  • 倒数4
 
谢谢版主的无私奉献
honglongbao
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LV6
高级工程师
  • 2018-10-12 16:07:57
  • 倒数3
 
讲的很好   谢谢   刚入行    才画过一块板
pualdelis
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高级工程师
  • 2018-11-3 18:22:06
  • 倒数2
 
很好很强大,学习了
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