FLY开关电源系统PCB设计技巧
EMC在电子产品/设备已经成为可靠性的重要组成部分;将越来越被重视!特别对于我们的工业&消费类产品要求满足其相应的认证和出口要求,对应的国家政策也在不断完善;同时国际贸易的深化发展;EMC技术成为电子产品/设备必过的硬性指标!
目前开关电源由于其体积小,效率高在电子产品&设备中被广泛应用。我的《开关电源:EMC的分析与设计》这门课程帮助了很多人都很轻松解决了开关电源中碰到的EMI问题;我再将开关电源PCB设计的思路分享给大家。
1.PCB-Layout-接地方法(FLY架构)
PCB-Layout-接地方法
初级接地规则:
A. 连接方法为所有小信号GND与控制IC的GND相连后,与辅助绕组的输出电容地相连,然后与辅助绕组的地相连,再连接到Power GND(即大信号GND);
注意不好的设计容易出现EMC-Surge的问题!
B.反馈信号要独立走到IC,反馈信号的GND与IC的GND 相连。
次级接地规则:
a. 输出小信号地相连后,与输出电容的的负极相连;
b. 输出采样电阻的地要与基准源(TL431)的地相连。
2.浪涌测试例:
PCB按如下回路路径顺序IC不会出现故障;且能通过长时间及更高的Surge。
系统的共模浪涌测试是我们系统故障和IC不良的主要原因;在实际应用中,我们的电子产品通过AC供电时,也是共模雷电导致产品的故障!
① 一次侧的部分:
Ground路径顺序:大电容的Ground →Current sensor→一次侧变压器辅助绕组Vcc电容的Ground→PWM IC 外围组件的Ground→PWM IC 的Ground→光耦的地。
② 一次侧和二次侧的Y电容路径:
大电容的Ground →Y-Cap→变压器次级的Ground
③ 二次侧的部分:
二次侧Y-cap 的出脚→二次侧变压器的Ground→二次侧输出电容的Ground→输出端接地则直接回到PE端→最终没有能量到TL431的地。
从上面的设计可以看出我们的系统其重要的控制信号和关键的IC是被保护起来!
好的PCB设计思路提高了产品的Surge能力同时提高了产品的可靠性设计!
3.FLY地线(Ground) 的处理,如下图所示
4.PCB-Layout-高频走线
A.整流二级,钳位吸收二极管,MOS 管与变压器引脚,这些高频处,引线应尽可能短,layout 时避免走直角;
B.MOS 管的驱动信号,检流电阻的检流信号,到控制IC 的走线距离越短越好;
C.检流电阻与MOS 和GND 的距离应尽可能短。
5. FLY无辅助绕组电源PCB-Layout-接地方法
初级接地规则:
A.所有小信号GND与控制IC 的GND 相连后,连接到Power GND(即大信号GND);
B.反馈信号应独立走到IC,反馈信号的GND 与IC 的GND 相连。
次级接地规则:
a. 输出小信号地与相连后,与输出电容的的负极相连;
b. 输出采样电阻的地要与基准源(TL431)的地相连。
6. FLY=PCB-回路面积最小方法
7.FLY-PCB设计优化电源的可靠性设计
布局布线进行可靠性设计的技巧
--单点接地,避免回路间耦合;
--利用高频电容,缩小高频回路面积;
--通过布线,进一步地减小高频噪声;
--通过布线,尽量减小接地阻抗;
◆单点接地,避免回路间耦合
●关注最敏感的控制回路;
●控制回路、驱动回路,采样回路与功率回路的单点接地;
●辅助绕组回路的单点接地。
8. FLY-器件布局(滤波电路&IC供电旁路电容)优化电源的可靠性设计
关键点:控制开关IC的负电压环节!提高电源的可靠性设计!!
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杜佐兵
电磁兼容(EMC)线上&线下高级讲师
杜佐兵老师在电子行业从业近20年,是国家电工委员会高级注册EMC工程师,武汉大学光电工程学院、光电子半导体激光技术专家。目前专注于电子产品的电磁兼容设计、开关电源及LED背光驱动设计。
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