开关电源的噪声问题有哪些原因和解决方法

    “噪声问题!”——这是每位电路板设计师都会听到的四个字。噪声是由开关电源的布局不当而引起的。解决此类问题可能需要设计新的布局,导致产品延期和开发成本增加。

  本文将提供有关印刷电路板(PCB)布局布线的指南,以帮助设计师避免此类噪声问题。作为例子的开关调节器布局采用双通道同步开关控制器,第一步是确定调节器的电流路径。电流路径决定了器件在该低噪声布局布线设计中的位置。

  1.确定电流路径

  在开关转换器设计中,高电流路径和低电流路径彼此非常靠近。交流(AC)路径携带有尖峰和噪声,高直流(DC)路径会产生相当大的压降,低电流路径往往对噪声很敏感。适当PCB布局布线的关键在于确定关键路径,然后安排器件,并提供足够的铜面积以免高电流破坏低电流。

  2.布局物理规划

  PCB物理规划必须使电流环路面积最小,并且合理安排电源器件,使得电流顺畅流动,避免尖角和窄小的路径,有助于减小寄生电容和电感,从而消除接地反弹。

  3.电源器件——MOSFET和电容

  顶部和底部电源开关处的电流波形是一个具有非常高δI/δt的脉冲。连接各开关的路径应尽可能短,以尽量降低控制器拾取的噪声和电感环路传输的噪声。

  散热考虑和接地层

  在重载条件下,功率MOSFET、电感和大电容的等效串联电阻(ESR)会产生大量的热。

  电流检测路径

  电流模式开关调节器的电流检测路径布局必须妥当,双通道应用尤其要更加重视,消除任何通道间串扰。

  开关节点

  在开关调节器电路中,开关(SW)节点是噪声最高的地方,因为承载着很大的交流和直流电压/电流。此SW节点需要较大面积的铜来尽可能降低阻性压降。

  总结

  了解电流路径、其敏感性以及适当的器件放置,是消除 PCB布局设计噪声问题的关键。


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