開關(guān)電源的噪聲問題有哪些原因和解決方法
“噪聲問題!”——這是每位電路板設(shè)計師都會聽到的四個字。噪聲是由開關(guān)電源的布局不當而引起的。解決此類問題可能需要設(shè)計新的布局，導(dǎo)致產(chǎn)品延期和開發(fā)成本增加。
本文將提供有關(guān)印刷電路板(PCB)布局布線的指南，以幫助設(shè)計師避免此類噪聲問題。作為例子的開關(guān)調(diào)節(jié)器布局采用雙通道同步開關(guān)控制器，第一步是確定調(diào)節(jié)器的電流路徑。電流路徑?jīng)Q定了器件在該低噪聲布局布線設(shè)計中的位置。
1.確定電流路徑
在開關(guān)轉(zhuǎn)換器設(shè)計中，高電流路徑和低電流路徑彼此非常靠近。交流(AC)路徑攜帶有尖峰和噪聲，高直流(DC)路徑會產(chǎn)生相當大的壓降，低電流路徑往往對噪聲很敏感。適當PCB布局布線的關(guān)鍵在于確定關(guān)鍵路徑，然后安排器件，并提供足夠的銅面積以免高電流破壞低電流。
2.布局物理規(guī)劃
PCB物理規(guī)劃必須使電流環(huán)路面積最小，并且合理安排電源器件，使得電流順暢流動，避免尖角和窄小的路徑，有助于減小寄生電容和電感，從而消除接地反彈。
3.電源器件——MOSFET和電容
頂部和底部電源開關(guān)處的電流波形是一個具有非常高δI/δt的脈沖。連接各開關(guān)的路徑應(yīng)盡可能短，以盡量降低控制器拾取的噪聲和電感環(huán)路傳輸?shù)脑肼暋?/P>
散熱考慮和接地層
在重載條件下，功率MOSFET、電感和大電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)會產(chǎn)生大量的熱。
電流檢測路徑
電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器的電流檢測路徑布局必須妥當，雙通道應(yīng)用尤其要更加重視，消除任何通道間串擾。
開關(guān)節(jié)點
在開關(guān)調(diào)節(jié)器電路中，開關(guān)(SW)節(jié)點是噪聲最高的地方，因為承載著很大的交流和直流電壓/電流。此SW節(jié)點需要較大面積的銅來盡可能降低阻性壓降。
總結(jié)
了解電流路徑、其敏感性以及適當?shù)钠骷胖茫窍?PCB布局設(shè)計噪聲問題的關(guān)鍵。
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