剖析Flyback变换器的高频回路

超过125℃。不少厂家在这方面有过不少教训。

因此，在电流连续模式下，必须选用恢复特性很好的快恢复二极管而不是普通的快恢复二极管FR107等，推荐选择反向恢复时间小于75nS的超快恢复二极管。

2.4 辅助绕组回路D

如图1(d)所示，辅助绕组回路D由变压器辅助绕组Na、二极管D3和电容C7组成。

二极管D3往往会选择开关二极管(1N4148)或肖特基二极管，由于这些二极管的快速关断特性，很容易产生远高于开关频率的高频振荡，会影响到变换器的EMI性能，甚至会通过变压器绕组耦合到副边产生额外的辐射。因此，回路D要求有尽量小的回路面积，有时还需要在二极管D3上串一个电阻以抑制高频振荡。

2.5 原边控制回路E

如图1(e)所示，原边控制回路E，由控制芯片IC、旁路电容C8和采样电阻Rs组成。

回路E有两点需要注意，C8必须尽量靠近控制芯片IC，同时与控制芯片IC的Vcc和接地引脚形成最小回路;采样电阻Rs到芯片反馈端的回路需要避免和回路A的耦合，采用单点接地的方式与回路A连接。

2.6 驱动回路F

如图1f中所示，驱动回路F，由控制芯片IC、门极驱动电阻Rgs、晶体管Q1和采样电阻Rs组成。

当原边晶体管Q1导通时，需要对晶体管Q1的门极充电，在驱动回路F会产生很大的电流尖峰。这个电流尖峰会耦合到回路A中，如图2中的高频电流ip的尖峰，其大小取决于门极电阻Rgs和控制芯片的驱动阻抗。而且，这个电流尖峰会直接从电容C8上抽取，造成控制芯片IC的Vcc电压瞬间波动，导致对反馈环路工作的影响和芯片误关断。因此，晶体管Q1的门极驱动往往采用不对称驱动，即开通慢关断快。

如果旁路电容C8没有紧靠控制芯片IC，晶体管Q1导通时需要的开通尖峰电流，会导致控制芯片IC的电压瞬间跌落，造成控制芯片IC重起、晶体管在开通过程中的密勒效应区产生振荡、或反馈控制不正常等怪异现象。

3. 高频回路的布线技巧

高频回路的布线需要注意高频回路面积、地线及其布线、过孔的阻抗和回路间的相互耦合。

⑴ 回路耦合

回路耦合是布线中最需要注意的地方。比如，上述的Flyback高频回路中，原边控制回路E放入原边功率回路A就会引起明显的耦合干扰，从而引起变换器工作异常。因此，布线时应尽量避免回路间的耦合，通常单点接地是常见的避免回路耦合的方法。

⑵ 单点接地(2)

单点接地也称“Y”型接地，本文提到的Flyback变换器的高频回路单点接地方式如图3所示。但实际的布线中通常会有一些器件是多个回路共用的，比如图1中电流采样电阻RS就是原边功率回路A、原边控制回路E和驱动回路F的共用器件。在这种情况下，可以通过采样电阻RS的焊盘处做单点接地连接，以尽量减小回路间的耦合，如图4所示。

图3 Flyback变换器的单点接地 图4共用器件的单点接地

⑶ 地线

地线是高频回路布线的关键，不仅会影响变换器的正常工作和电气性能指标，还会影响变换器的电磁兼容EMC性能。因此，通常会通过大面积的铺地来减小接地阻抗，同时可以起到电磁屏蔽的作用。在电源适配器(Adapter)中经常采用整块接地的PCB做屏蔽，或者用接地的金属薄片包裹电源适配器，起到均匀散热和电磁屏蔽的作用。在双面板和多层板中，可以通过整层的地平面来实现大面积接地，同时对均匀散热也会有很大帮助。

当大面积接地不能实现时，尽量能保证地线的宽度>2.54mm，否则只能起到电气连接的作用，地线的高频接地阻抗会很高，起不到接地的作用。

另外，地线应尽量避免过孔、跳线，当地线和其它布线冲突时，应优先照顾地线，避免单一过孔和跳线。

⑷ 回路面积

在保证电气绝缘的基础上，回路面积应该越小越好，一方面可以减小对其他回路的耦合，另一方面可以改善变换器的EMI特性。图5和图6所示为单面板的高频回路面积的例子，其中黑线条和箭头包围的面积就是回路面积，两者元器件位置完全相同，但图4的回路面积就要远远大于图5的回路面积。

图5大的回路面积 图6小的回路面积

⑸ 过孔

过孔在多层板中经常使用，其寄生参数会对高频接地阻抗产生很大影响。过孔寄生参数包括寄生电容和寄生电感，经验公式如下所示。

其中：T为PCB厚度，e为板材的介电常数，D1为过孔焊盘直径，D2为焊盘区直径，h为过孔的长度，d为过孔直径。

在100MHz的频率下，一个0.254mm的常规过孔，寄生电感的阻抗可以达到0.64Ohm，如果用于接地又同时有1A电流，就会产生0.64V的压降，影响接地效果，甚至变换器工作。如果这个过孔在地线上，那会对变换器EMI的接地阻抗产生很大影响。

因此，在布线时，尽量避免通过过孔接地。如不能避免过孔接地，可以通过多个过孔并联连接，同时加大过孔直径，降低接地阻抗。

4. 权