DC/DC电源PCB设计中纹波怎么滤除?
硬十 2024-09-02

按照我们前面讨论的开关电源上面除了有难以滤除的“纹波”,还会产生一些干扰。这个干扰是因为“开关”产生了一些大幅度跳变的电压,和一些大幅度跳变的电流。

因为大幅度跳变的电压,是通过平面耦合到其他平面,形成电容效应;大幅度跳变的电流,关注电流环路,形成感应的线圈。

所以,我们最关注的一个点,一定是电压跳变最严重的那个点。这个点就是“开关节点”,有的资料称之为SW点,Phase点。这个点从原理图上看,关联的走线比较多,如果PCB设计的时候思路不清楚,不理解原理,容易堆成一坨。

开关节点是红色圈出的点,但是这个点,如图连接了7个器件,一共有7条下走线连接到这个点。由于开关节点是功率路径,所以在PCB设计的时候,很容易被设计者弄成一个很大的平面。

1、满足通流能力的情况下,功率路径的走线面积尽量小,特别是跳变的。

由于这个平面的面积越小,对外耦合的干扰肯定会越小。所以,我们在满足通流的前提下,尽可能减小这个网络的面积。下图就是这个平面设计的时候没有注意,干扰到EN管脚导致电源会下电。

首先我们把7个路径中的功率路径先找到:上管、下管、输出电感。

这三者的相关管脚,靠近放置,用最小的接近于三角形的形状,把三个管脚连接在一起,这个布局和走线要优先考虑。如下图中黄色线条圈出来的部分。

2、电流检测是微弱模拟信号,需要保护!

下图中左边是没有走差分信号,电流检测不准确,会导致电源误关断。右侧为改进后的走线,是从电感内侧先汇聚,然后走差分线,到电源芯片附近。

利用电感的DCR来检测输出电流的电路,电感两端要走成差分线,如下图中绿色圈出部分的走线,供参考。

我们在做电源设计的时候,要搞清楚功率流要满足通流,而信号流本质很多是模拟微弱信号的检测。强干扰的功率信号,容易受到干扰的微弱检测信号,两者如何在有限的空间共生,就是设计师应该做好的事情,也是电源设计的乐趣。

3、自举电容要当做小电池来设计

自举电容的一个脚也是连接“开关节点”的。我们需要单独拉线,单独处理,同时这个也接入了芯片内部,也是链接上管驱动器的“浮地”。所以这里的处理虽然没有功率路径电流那么大,但是我们要当做一个“电流比较小”的电源线来处理,不是“信号线”。



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