PCB设计上的开关电源电感应如何正确放置?

通常,开关稳压器的线圈不是关键热回路的一部分,但是明智的做法是,不要在线圈下方或附近布设敏感的控制走线。

PCB上的各种平面(例如,接地平面或VDD平面(电源电压))可以连续构造而无需切割。

首先提出一个问题:线圈应该放在哪里?用于电压转换的开关稳压器使用电感器来临时存储能量。

这些电感器通常尺寸非常大,必须放置在开关稳压器的印刷电路板(PCB)布局中。

这个任务并不困难,因为流过电感的电流可能会改变,但不会瞬间改变。

变化只能是连续的,通常是相对缓慢的。

开关稳压器在两个不同的路径之间来回切换电流。

这种切换非常快,特定的切换速度取决于切换沿的持续时间。

开关电流流经的走线称为热环路或交流电流路径,它在一种开关状态下传导电流,而在另一种开关状态下不传导电流。

在PCB布局中,热环路面积应较小,路径应较短,以最小化这些走线中的寄生电感。

寄生走线电感会产生无用的电压偏移,并引起电磁干扰(EMI)。

图1.用于降压转换的开关稳压器(临界热环路显示为虚线)图1显示了降压稳压器,其中临界热环路显示为虚线。

可以看出,线圈L1不是热回路的一部分。

因此,可以假设电感器的位置并不重要。

将电感器放置在热环路外部是正确的,因此在第一个示例中,放置位置是次要的。

但是,应遵循一些规则。

请勿将敏感的控制走线布设在电感器下方(无论在表面还是在PCB下方),内层或PCB背面。

线圈受电流影响,产生磁场,结果将影响信号路径中的弱信号。

在开关稳压器中,关键信号路径是反馈路径,它将输出电压连接到开关稳压器IC或电阻分压器。

还应注意,实际线圈既具有电容效应又具有电感效应。

如图1所示,第一线圈绕组直接连接到降压型开关稳压器的开关节点。

结果,线圈中的电压变化与开关节点上的电压一样强且迅速。

由于电路中的切换时间非常短,并且输入电压很高,因此在PCB的其他路径中会发生相当大的耦合效应。

因此,敏感的走线应远离线圈。

图2.带有线圈放置的ADP2360降压转换器的示例电路图2显示了ADP2360的布局示例。

在此图中,图1中的重要热电路以绿色标记。

从图中可以看出,黄色反馈路径与线圈L1相距一定距离。

它位于PCB的内层。

一些电路设计人员甚至不希望线圈下面的PCB中有任何铜层。

例如,即使在接地层中,它们也可在电感器下方提供切口。

目的是防止由于线圈的磁场而在线圈下方的接地面上形成涡流。

此方法没有错,但也有理由认为接地层应一致且不应中断:1.用于屏蔽的接地层在不中断的情况下效果最佳。

2. PCB中的铜越多,散热效果越好。

3.即使产生涡流,这些电流也只能在局部流动,这只会造成很小的损耗,并且几乎不会影响接地层的功能。

因此,同意即使在线圈下方的接地层也应保持完整的视野。

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ARF系列片式电阻器设计为低内部电抗。薄膜技术应用于电阻器是适当的,以减少寄生电感和电容。 低内部电抗允许这些器件在高频下保持非常好的电阻器行为。

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