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在開關模式電源印刷電路板上放置電感器的指南

星星科技指導員 ? 來源:ADI ? 作者:Frederik Dostal ? 2023-02-16 10:13 ? 次閱讀

Frederik Dostal

用于電壓轉換的開關穩壓器使用電感器來臨時存儲能量。這些電感器通常是非常大的元件,必須放置在開關穩壓器的印刷電路板(PCB)布局中。這項任務并不難,因為通過電感器的電流可以改變,但不是瞬時變化。只能有連續的,通常相對緩慢的變化。

開關穩壓器在兩條不同的路徑之間來回切換電流。這種切換發生得非常快,速度取決于切換邊沿持續時間。由此產生的走線在一種開關狀態下傳導電流,而在另一種開關狀態下不傳導電流,稱為熱回路或交流電流路徑。在PCB布局中,它們應保持特別小和短,以使這些走線中的寄生電感最小化。寄生走線電感會產生不需要的電壓偏移,并導致電磁干擾(EMI)。

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圖1.用于降壓轉換的開關穩壓器,關鍵熱回路顯示為虛線。

圖1所示為降壓穩壓器,其中關鍵熱回路顯示為虛線。可以看出,線圈L1不是熱回路的一部分。因此,可以假設該電感的放置并不重要。將電感置于熱回路外部是正確的,因此放置首先是次要的。不過,應該遵循一些規則。

敏感的控制走線不應在電感器下方布線,無論是在PCB表面還是在PCB表面下方,在內層或PCB背面。由于電流的流動,線圈會產生磁場,這會影響信號路徑中的微弱信號。在開關穩壓器中,關鍵信號路徑之一是反饋跡線,它將輸出電壓連接到開關穩壓器IC或分壓器。

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圖2.采用帶線圈放置的降壓轉換器ADP2360的示例電路。

還應該注意的是,實際線圈具有電容效應和電感效應。第一個線圈繞組直接連接到降壓型開關穩壓器的開關節點,如圖1所示。因此,電壓變化與開關節點上的電壓變化一樣強烈和迅速。由于電路中的開關時間非常短,輸入電壓較高,因此在PCB上的其他路徑上會產生相當大的耦合效應。因此,出于這個原因,敏感的走線也應遠離線圈的位置。

圖2顯示了ADP2360的示例布局。在這里,圖1中的重要熱回路用綠色標記。在距離線圈L1的距離處可以看到黃色反饋路徑。它位于PCB的內層.

一些電路設計人員甚至不希望線圈下方的PCB中有任何銅層。例如,它們將在電感下方提供一個切口,即使在接地層中也是如此。目的是防止線圈下方接地層中的渦流由線圈的磁場引起。這種方法沒有錯,但有人認為要有一個沒有中斷的堅實接地層:

用于屏蔽的接地層在不中斷時效果最佳。

PCB的銅越多, 散熱越好.

即使產生渦流,這些電流也會局部流動,只造成很小的損耗,幾乎不會影響接地層的功能。

因此,我贊成堅固的接地層,即使在線圈下也是如此。

總之,我們可以得出結論,開關穩壓器的線圈不是關鍵熱回路的一部分,但不要將控制走線布線在線圈下方或非常靠近線圈是有意義的。PCB 上的各種平面 — 例如,用于接地或用于 VDD(電源電壓)的平面—可以連續創建,無需斷路。

審核編輯:郭婷

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