开关电源PCB的设计要点

在开关电源设计中，PCB设计是非常关键的一步，它对电源的性能，EMC要求，可靠性，可生产性都影响很大。随着电子技术的发展，开关电源的体积越来越小，工作频率也越来越高，内部器件的密集度也越来越高，这对PCB布局布线的抗干扰要求也越来越严，合理的，科学的PCB设计会让你的工作事半功倍。

1、布局要求

PCB布局是比较讲究的，不是说随便放上去，挤得下就完事的。一般PCB布局要遵循几点：

（1）布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。

（2）以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB电路板上，这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接；振荡电路，滤波去耦电容要紧靠近IC，地线要短，如图1所示。

图1

（3）放置器件时要考虑以后的焊接和维修，两个高度高的元件之间尽量避免放置矮小的元件，如图2所示，这样不利于生产和维护，元件之间最好也不要太密集，但是随着电子技术的发展，现在的开关电源越来越趋于小型化和紧凑化，所以就需要平衡好两者之间的度了，既要方便焊装与维护又要兼顾紧凑。还有就是要考虑实际的贴片加工能力，按照IPC-A-610E的标准，考虑元件侧面偏移的精度，不然容易造成元件之间连锡，甚至由于元件偏移造成元件距离不够。

图2

（4）光电耦合器件和电流采样电路，容易被干扰，应远离强电场、强磁场器件，如大电流走线、变压器、高电位脉动器件等。

（5）元件布局的时候，要优先考虑高频脉冲电流和大电流的环路面积，尽可能地减小，以抑制开关电源的辐射干扰。如图3所示的几个电流环路是需要特别注意的。

图3

（6）高频脉冲电流流过的区域要远离输入、输出端子，使噪声源远离输入、输出口，有利于提高EMC性能。

图4

如图4所示，左图变压器离入口太近，电磁的辐射能量直接作用于输入输出端，因此，EMI测试不通过。改为右边的方式后，变压器远离入口，电磁的辐射能量距输入输出端距离加大，效果改善明显，EMI测试通过。

（7）发热元件（如变压器，开关管，整流二极管等）的布局要考虑散热的效果，使得整个电源的散热均匀，对温度敏感的关键元器件（如IC）应远离发热元件，发热较大的器件应与电解电容等影响整机寿命的器件有一定的距离。

（8）布板时要注意底面元件的高度。例如对于灌封的DC-DC电源模块来说，因为DC-DC模块本身体积就比较小，如果底面元件的高度四边不平衡，灌封的时候会出现两边引脚高度一边高一边低的现象。

图5

（9）布局的时候要注意控制引脚的抗静电能力，相应的电路元件之间的距离要足够，例如Ctrl引脚（低电平关断），其电路不像输入、输出端那样具有电容滤波，所以抗静电能力是整个模块最弱的，一定要确保有足够的安全间距。

2、走线原则

（1）小信号走线要尽量远离大电流走线，两者不要靠近平行走线，如果无法避免平行的话，也要拉开足够的距离，避免小信号走线受到干扰。

图6

（2）关键的小信号走线，如电流取样信号线和光耦反馈的信号线等，尽量减小回路包围的面积。

图7

（3）相邻之间不应有过长的平行线（当然同一电流回路平行走线是可以的），上下层走线尽量采用交叉用垂直方式，走线不要突然拐角（即：≤90°），直角、锐角在高频电路中会影响电气性能。

图8

（4）功率回路和控制回路要注意分开，采用单点接地方式，如图9和图10所示。

初级PWM控制IC周围的元件接地接至IC的地脚，再从地脚引出至大电容地线，然后与功率地连接。次级TL431周围的元件接地至TL431的3脚，再与输出电容的地连接。多个IC的情况，采用并联单点接地的方式。

图9

图10

（5）高频元件（如变压器、电感）底下第一层不要走线，高频元件正对着的底面也最好不要放置元件，如果无法避免，可以采用屏蔽的方式，例如高频元件在Top层，控制电路正对着在Bottom层，注意要在高频元件所在的第一层敷铜进行屏蔽，如图11所示，这样可以避免高频噪声辐射干扰到底面的控制电路。

图11

（6）滤波电容的走线要特别注意，如图12，左图有一部分纹波&噪声会经过走线出去，右图滤波效果会好很多，纹波&噪声经过滤波电容被完全滤掉。

图12

（7）电源线、地线尽量靠近，以减小所包围的面积，从而减小外界磁场环路切割产生的电磁干扰，同时减少环路对外的电磁辐射。电源线、地线的布线尽量