【MOS驅(qū)動】PCB布線技巧圖文詳細-KIA MOS管

開關(guān)電源在布線上最大的特點是拓撲引起的高頻（高壓）強電流與控制級的弱電信號交織在一起，首先要保證強電流的存在不干擾電源內(nèi)部的控制信號，其次要盡量減少對外部的干擾（EMC）。一句話：要運行最穩(wěn)定、波形最漂亮、電磁兼容性最好。

關(guān)鍵詞一：電流

一個典型的開關(guān)電源強電流分布（圖一）：

特點：

1、每種拓撲的輸入輸出電流 Ii 和 Io 幅度較大（與控制信號相比），但以直流為主。

2、每種拓撲的拓撲電流 It 幅度也較大，但一般沒有尖峰毛刺，是拓撲產(chǎn)生的典型波形。

3、每種硬開關(guān)拓撲都有一個高頻脈沖電流 Ip 回路，其幅度最大，且有可觀的尖峰毛刺，其中毛刺部分幅度大，頻率高，因而含有較高的能量。它一般是由續(xù)流或者吸收（鉗位）二極管反向恢復(fù)引起的沖擊電流回路，是最容易引起干擾的元兇。

4、  以上四種電流對應(yīng)流經(jīng)一段地線，并可能在對應(yīng)的地線段上產(chǎn)生干擾電位差。

電流分類是開關(guān)電源布線的主要線索，請大家記住這個圖。

關(guān)鍵詞二：電容

從圖中可以看出，It 和 Ip 電流完全（不是部分）地流經(jīng)了各自對應(yīng)的一個電容 Ci 和 Co。一般人很少去關(guān)注電容上流過的電流，而實際上這正是開關(guān)電源布局的關(guān)鍵之一。干擾都是通過電容被旁路的，整個電路最強勁電流都在電容上，電容很重要！

按照反應(yīng)速度分，最快的器件是電容、二極管等器件，最慢的器件是電感等器件。

要領(lǐng)一：高頻脈沖電流 Ip 回路最小化（第一個圈）

首先找到電路的高頻脈沖電流 Ip 回路（每個拓撲都有的），它一般都是由包括開關(guān)管在內(nèi)的快速器件組成的環(huán)路，在布局上讓它最小化（連線最短、面積最小，因而干擾最小）。

這個是整個開關(guān)電源布局的第一步，而不是先去張羅輸入輸出在哪？IC放哪？

這樣連接后，ND兩個地會合并在一起，形成一個點，這個點就是整個電路的接地中心。

要領(lǐng)二：拓撲電流 It 回路最小化 （第二個圈）

找到電路的拓撲電流 It 回路（每個拓撲都有的），它一般都是包含了一個電感（或者變壓器原邊）的拓撲主回路的一部分，讓它最小化。

注意：

1、It 回路與 Ip 回路有部分重疊（才能構(gòu)成拓撲），因此 It 回路（應(yīng)該）是在 Ip 回路（已經(jīng)布置好的）基礎(chǔ)上的延伸。

2、有時候這兩個回路的布局有沖突，一般應(yīng)以 Ip 回路為主。

3、對于隔離拓撲，It 回路被變壓器分隔成原邊和付邊兩部分，應(yīng)分開最小化布置。

4、 如果 It 回路有個接地點，那么這個接地點應(yīng)與上述接地中心重合，不能布置到一個點時，也要盡量縮短距離，同時留心這段地線上的 It 電流可能的影響。

5、條件受限時，上述2個回路的（輸入輸出）電容可能不能共地，必要時可以電氣并聯(lián)的方式就近增加一個（或兩個可以共地的）高頻電容達成共地。

畫好這兩個圈，這個PCB板布局的大致方位基本上確定了。現(xiàn)在再考慮控制在哪？輸入輸出在哪？

需要特別指出的是：

1、這種布局是針對硬開關(guān)的，但是對軟開關(guān)拓撲仍然有效，總不希望自己的軟開關(guān)諧振波形上再意外出現(xiàn)一個小波吧？

2、這種布局是針對硬開關(guān)的，它就是要讓電路看上去更加符合理論波形，拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一層意思是：它會更硬一些（可能對EMC某些頻段不利）。

3、從EMC角度，這種布局就是總體最優(yōu)化結(jié)構(gòu)，整體上最容易過輻射和傳導(dǎo)測試。具體到某個板能不能過？按這樣布局后的整改工作量和成本也是最小。

關(guān)鍵詞二：接地中心

根據(jù)以上布局，圖一地線上 G、N、D 三個點已經(jīng)最大程度的合并成一個點了，這就是拓撲接地中心 GND。

它的意義也很明確：這個點以外的地線上應(yīng)該已經(jīng)沒有大的脈沖電流了，地線基本上就安靜了，板總體上也安靜了。因此，主電路的其他部分：橋在哪？輸入輸出端子在哪？怎么走線都問題不大了。

關(guān)鍵詞三：特殊工況

但仍然有意外情況：

1、如果圖一的輸入差模濾波電感 Li 沒有或不足，其地線的輸入 A-GND 段仍然可能有較大的脈動電流。這是由于電源的輸入阻抗太低，以至于單獨一個 Ci 還不足以旁路掉所有高頻的緣故。

2、輸出突然短路、或者輸入在交流的高電壓角突然開機，電容 Co 和 Ci 呈短路運行工況，可能在地線的 GND-E 或者 A-GND 段上產(chǎn)生非常強大的電流和高達足以燒壞芯片的電壓差(可能十幾伏或更高)。有不少人開機或者短路就燒芯片（其他不燒），多半是這里沒處理好。

拓撲的布局處理完了，現(xiàn)在是控制部分。根據(jù)以上布局，已經(jīng)知道了接地中心，同時也能夠看出來開關(guān)的驅(qū)動腳在哪個方向，就可以就近布置驅(qū)動和控制電路了。  

開關(guān)電源的所有操控，最終都由對開關(guān)管的精確驅(qū)動來體現(xiàn)，因此驅(qū)動環(huán)路要優(yōu)先布置。目的只有一個：保持驅(qū)動波形的正確和純粹。

要領(lǐng)三：驅(qū)動電流 Ig 回路最小化（第三個圈）

需要注意的是：

1、這個電流環(huán)路應(yīng)包含驅(qū)動電路的 Vcc 濾波電容 Cg 通道在內(nèi)，因為驅(qū)動電流本質(zhì)上就是該濾波電容 Cg 的輸出電流。這個電流（脈沖成分）是很大的，一般是安培級，至少是亞安培級，幾乎與拓撲電流相當。

2、這個濾波電容 Cg 必須貼近驅(qū)動 IC 的供電端子布置，這是因為驅(qū)動 IC 內(nèi)部的電路和信號可能非常復(fù)雜和敏感，完全要仰仗這個電容來撐住。——這一布線原則對任何一個芯片（電路）都適用，即：每個 IC 的 Vcc 濾波電容無一例外的都必須就近釘在該芯片的 Vcc 和 Gnd 引腳上，沒得商量。

3、這樣布置下來后，一般會形成 Rg 連線和 GND-gnd 兩條連線，兩條連線在環(huán)路電流 Ig 上是等效的。這意味著改變其中任意一條連線上的電流波形，都將改變驅(qū)動電流波形，使其不再純粹。這還意味著 GND-gnd 可能會拉開距離，這就形成了第二個接地中心 gnd。

關(guān)鍵詞四：一點接地

gnd 即驅(qū)動電路的濾波電容 Cg 的接地端，它可能與拓撲接地中心 GND 拉開距離。如圖所示，所有弱電單元的地線應(yīng)在此一點接地，再連接到 GND。為什么要這樣接？

原因是：

1、首先，其中輔助電源的電流 Iv 是最大的（也可能是安培級），而且跟 Ig 剛好反向（它是 Cg 的輸入電流），如果其接地點不連接到 gnd，比如接到 GND，勢必會在 GND-gnd 連線上形成 Iv 電流回路，使 Ig 疊加上 Iv，導(dǎo)致驅(qū)動電流波形畸變，即：驅(qū)動被供電干擾。 基于這個原因，驅(qū)動電路的濾波電容 Cg 的 VCC 端的輸入輸出連接也需要分開走線。

2、其他電路單元的電流一般很弱，如果連接到其他地方，則會使 GND-gnd 連線上較強勁的 Ig 脈沖電流疊加到自己的地線上，即：控制被驅(qū)動干擾。

3、同理，其他各個電路的地線，無論多么繞，均應(yīng)分別走線到 gnd 一點接地，否則，除了可能因上述 Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv 等強電流竄進自己的地線形成干擾外，還可能通過共用地線相互干擾。

聯(lián)系方式：鄒先生

聯(lián)系電話：0755-83888366-8022

手機：18123972950

QQ：2880195519

聯(lián)系地址：深圳市福田區(qū)車公廟天安數(shù)碼城天吉大廈CD座5C1

請搜微信公眾號:“KIA半導(dǎo)體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號

請“關(guān)注”官方微信公眾號:提供  MOS管  技術(shù)幫助

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站部分文章或圖片來源其它出處，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。