开关电源设计布线注意事项

        大功率开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳

定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
　　

当设计高频开关电源时，布局非常重要。良好的布局可以解决这类电源的许多问题。因布局

而出现的问题，通常在大电流时显现出来，并且在输入和输出电压之间的压差较大时更加明

显。一些主要的问题是在大的输出电流和/或大的输入/输出电压差时调节能力的下降，在输

出和开头波形上的额外噪声，以及不稳定性。应用下面的几个简单原则就可以把这类问题最

小化。
　　

电感器
　　

        开关电源尽量使用低EMI（Electro Magnetic Interference）的带铁氧体闭合磁芯的电感器。

比如圆形的或封闭的E型磁芯。如果开口磁芯（open cores）具有较低的EMI特性，并且离低

功率导线和元件较远，也可以使用。如果使用开口磁芯，使磁芯的两极与PCB板垂直也是一

个好主意。棒状磁芯（stick cores)通常用来消除大部分不需要的噪声。
　　

反馈
　　

      尽量使反馈回路远离电感器和噪声源。还要尽可能使反馈线为直线，并且要粗一点。有

时需要在这两种方案之间折衷一下，但使反馈线远离电感器的EMI和其它噪声源是两者当中

更关键的一条。在PCB上使反馈线位于与电感器相对的一侧，并且中间用接地层分开。
　　

滤波电容器
　

　当使用小容量瓷质输入滤波电容器时，它应该尽可能靠近IC的VIN引脚。这将消除尽可能

多的线路电感影响，给内部IC线路一个更干净的电压源。开关电源一些设计需要使用前馈电

容器从输出端连接到反馈引脚，通常是为了稳定性的原因。在这种情况下，它的位置也应该

尽量靠近IC。使用表贴电容还会减少引线长度，从而减少噪声耦合进因通孔元件而造成的有

效天线（effective antenna）。
　　

补偿
　　

如果为了稳定性，需要加入外部补偿元件，它们也应该尽量靠近IC。这里也建议使用表贴元

件，原因同对滤波电容的讨论。这些元件也不应该离电感器太近。
　　

走线和接地层
　　

       使所有的电源（大电流）走线尽可能短、直、粗。在一块标准PCB板上，最好使走线的

每安绝对最小宽度为15mil（0.381mm）。电感器、输出电容器和输出二极管应该尽可能靠在

一起。这样可以帮助减少在大开关电流流过它们时，由开关电源走线引起的EMI。这也会减

少引线电感和电阻，从而减少噪声尖峰、鸣震（ringing）和阻性损耗，这些都会产生电压误

差。IC的接地、输入电容器、输出电容器和输出二极管（如果有的话）应该一起直接连接到

一个接地面。最好在PCB的两面都设置接地面。这样会减少接地环路误差和吸收更多的由电

感器产生的EMI，从而减少了噪声。对于多于两层的多层板，可以用接地面分开电源面（电

源走线和元件所在的区域）和信号面（反馈和补偿元件所在的区域）以提高性能。在多层板

上，需要使用通孔把走线和不同的面连接起来。如果走线需要从一个面传输一个较大的电流

到另一个面，每200mA电流使用一个标准通孔，是一个良好的习惯。
　

　排列元件，使得开头电流环同方向旋转。根据开头调节器的运行方式，有两种功率状态。

一个状态是当开头闭合时，另一个状态是当开头断开时。在每种状态期间，将由当前导通的

功率器件产生一个电流环。排列功率器件，以使每种状态期间电流环的导通方向相同。这会

防止两个半环之间的走线产生磁场反转，并可减少EMI的放射。
　　

散热
　　

       当使用表贴功率IC或外部功率开关时，PCB通常可以用作散热器。这就是用PCB上的敷

铜面来帮助器件散热。参照特定器件手册中有关使用PCB散热的信息。这通常可以省去开关

电源外加的散热装置。