反激式開關電源PCB設計要點

對于開關電源的PCB布局及走線是一個很重要的環節，不是說原理圖是正確的后續的工作就沒有了，其實原理圖設計的完成只能證明電路原理上是正確的，并不能說明按照這個原理圖所設計出的電路板能正常工作，因為PCB合理布局及走線會很大程度上影響電路的正常工作，例如PCB布局不合理，首先會表現出來的就是電路的抗干擾能力差，并且對外輻射能力強。對于走大電流的開關電源而言，PCB布局不合理會造成電路板發熱很嚴重。

所以說PCB布局及走線在開關電源的設計中占據很大一部分。對于走高速信號的PCB板更是如此。對于開關電源的布局走線的規則有很多，大體上可歸結為為大功率元件放在頂層，貼片放在底層；高電壓線以及大電流走線的線寬要達到要求，最好是以敷銅的形式；功率環路和反饋環路要小且兩者最好要有一定間距；元件之間要有一定的間隔，元件到PCB邊緣要有一定的間隔；芯片供電引腳上并聯的電容要盡量靠近芯片電源引腳等等。

以下就本次設計的PCB布局走線的一點建議。

圖1 反激電源整體原理圖

圖1開關電源從市電火線L和零線N進來后，有一個電流較大的保險管，如圖1所示。這是因為板子上有其他市電交流負載，如交流電機等，當負載電流過大時，保護電路。該保險管電流參數需要根據實際負載功率計算選擇。保險管后有一個壓敏電阻（如圖2所示），用于抑制浪涌和瞬時尖峰電壓，當其兩端電壓高于其閾值時，壓敏電阻值迅速下降，從而流過大電流，保護后級電路。在壓敏電阻后又有一個電流較小的保險管（如圖2所示），這才是真正針對板子開關電源的過流保護，防止電源電流過大，保護電路。

保險管后的NTC電阻（如圖2所示），用于抑制開機時的浪涌電流，因為剛開機時，NTC溫度較低，電阻值很大，抑制電流過大；當在電流作用下，NTC電阻溫度升高，電阻值下降到很小，不影響正常工作電流。安規X電容(如圖2所示）用于濾除市電的差模干擾，其后的3個電阻主要用于給X電容放電，以符合安規要求，防止在切斷市電輸入時，人手觸摸到金屬端子有觸電感。使用多個電阻的原因是分散承受電壓和功率。共模電感（如圖2所示）用于濾除共模干擾電流。

圖2輸入部分電路

圖2輸入電容EC1在行業上有個3uF/W的通用原則，但需要注意的是該功率是輸入功率而非輸出功率，假設輸出功率12W，效率為80%，則輸入功率為15W，則輸入電容至少為45uF，如圖8所示。

由于反激電源演變自Buck-Boost，其輸入回路和輸出回路均是電流不連續路徑，因此均要控制回路面積越小越好。輸入電容EC1要靠近電源芯片，如圖3所示。同理，輸出整流二極管和輸出電容也應該靠近變壓器。

圖3

圖3RCD鉗位電路用于吸收開關管關斷時的Vds高壓，防止損壞MOS管（電源芯片）。Layout時需將電容靠近變壓器，電阻次之，如圖4所示。

圖4

圖4光耦用于反饋輸出電壓，并進行隔離，II型補充設計原理圖參考上述的文章，在此不再贅述。光耦反饋回路的初級GND最好不要和大電流路徑的初級GND共用，以免受到干擾影響導致輸出電壓波動，因此采用單獨拉一根GND地線到EC1的公共地，形成單點接地，如圖5所示。

圖5

圖5并聯于輸出整流二極管兩側的RC阻容吸收回路，用于抑制二極管在高頻通斷情況下產生的EMI，因為二極管在導通瞬間會產生電壓尖峰（電場），在關斷瞬間會產生電壓尖峰和電流尖峰（磁場）。輸出電容EC2和EC3要注意均流設計，如圖6所示，兩個電容的電流路徑是基本等長的，以避免某個電容因過流而提前失效。

圖6

圖6輸出電壓反饋節點需要從末端電容取出，以提高電壓穩定精度，如圖7所示。

圖7

圖8

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