高效率,高密度和低生產成本推動了DC/DC轉換器的不斷發展,為汽車,工業,個人電子和通信市場提供了越來越廣泛的電源應用。為了實現這些設計目標,開關轉換器的緊湊而創新的印刷電路板(PCB)布局設計在推動更小尺寸的解決方案方面取得了長足的進步。 PCB布局本身通常是一個多目標學科,因為它直接影響電氣,機械,熱和電磁行為。
這個由三部分組成的系列[1]的第1部分專注于電源轉換器PCB設計和相關考慮因素四開關降壓 - 升壓轉換器拓撲結構為研究PCB布局提供了便利的平臺,因為您可以輕松地將分析推斷到其他拓撲結構。步驟1和2(在第1部分中討論)討論了多層PCB疊層以及開關轉換器的臨界電流回路和電壓節點。在第2部分中,我將探討第3步,功率元件布局以實現最佳開關穩壓器性能,同時考慮功率級熱設計和電磁干擾(EMI)考慮因素。步驟4深入研究控制IC和小信號元件的布局規劃和定位。
步驟3:功率級元件放置
基于高di/dt電流回路識別在步驟2(第1部分)中詳細說明,功率級組件的周到和戰略性布置是必不可少的。隨著開關速度的提高和封裝寄生效應的降低,功率MOSFET開關性能的瓶頸正在從硅轉向換相回路寄生阻抗[2]。使用參考文獻3中的同步降壓 - 升壓拓撲示例布局,圖1中的屏幕捕獲說明了功率MOSFET的布局,寬高比率占位電流分流器以及PCB頂層的輸入和輸出陶瓷電容器。
薄型MOSFET(3 mm) x 3 mm)和陶瓷電容器(1210占位面積)專門位于PCB的頂部。同時,較高的元件(電感和大容量電容)位于底部。輸入電容靠近降壓腿MOSFET。類似地,輸出電容器位于升壓腿裝置附近,從而為兩個開關支路提供緊密,對稱的布局。請注意,分流電阻會擴大兩個開關環路的面積。分流電阻具有較寬的縱橫比(1225占位面積)和較短的導通路徑,可提供低電感以及減少功率回路1和2的長度,由圖1中的while邊界表示。
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