我們電子產(chǎn)品往往 60％以上－可靠性方面的問題都出現(xiàn)在電子線路板的 PCB 設(shè)計(jì)上；工作及性能良好的 PCB 需要相關(guān)的理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；我在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐中經(jīng)常碰到各種各樣的問題；比如電子線路板不能通過系統(tǒng) EMS 的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試關(guān)鍵器件 IC 的功能引腳時(shí)出現(xiàn)高頻噪聲的問題，電路功能 IC 引腳檢測(cè)到干擾噪聲進(jìn)行異常保護(hù)等等。

 

通過理論與實(shí)踐結(jié)合；用測(cè)試數(shù)據(jù)檢驗(yàn)我們的理論和實(shí)踐的差異點(diǎn)！優(yōu)良的設(shè)計(jì)跟長期的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)是密不可分的！

 

1．開關(guān)電源通過以下的原理示意圖分享設(shè)計(jì)總體原則

圖示為我們常用的兩種開關(guān)電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

 

A．開關(guān)電源拓?fù)渲麟娏骰亓髀窂矫娣e最小化；驅(qū)動(dòng)脈沖電流回路最小化。

 

B．對(duì)于隔離開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電流回路被變壓器隔離成兩個(gè)或多個(gè)回路（原邊和副邊），電流回路要分開最小回流面積布局布線設(shè)計(jì)。

 

C．如果電流回路有多個(gè)接地點(diǎn)，那么接地點(diǎn)要與中心接地點(diǎn)重合。

 

D．實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，我們會(huì)受到條件的限制；如果 2 個(gè)回路的電容可能不好近距離的共地！

 

設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)：

 

我們就要采用電氣并聯(lián)的方式就近增加一個(gè)高頻電容達(dá)成共地（如圖紅色虛線）！

 

2．對(duì)于非隔離的 IC 控制器與主功率回路系統(tǒng)的 PCB 設(shè)計(jì)思路

 

如下圖為－非隔離的電源給 IC 控制器供電，IC 控制器控制 LED 的負(fù)載并進(jìn)行調(diào)光及其它功能的控制應(yīng)用。其控制器的供電及驅(qū)動(dòng)回路的設(shè)計(jì)會(huì)影響系統(tǒng)的功能及可靠性。

 

 

 

通過圖示 IC 控制器－PCB 布局布線的設(shè)計(jì)思路如下：

 

A1．IC 周邊器件的地走線優(yōu)先布局布線后連接到 IC－gnd；

 

A2．IC－gnd 再連接到濾波電容 C1（高頻電容－低容值）的接地端，如果是非隔離系統(tǒng)；存在主電源系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)工作時(shí)，此地不再進(jìn)行 12V 非隔離電源地連接。

 

A3．IC－控制中心的 gnd 要單點(diǎn)接地！C1 電容靠近 IC－gnd 引腳，引腳地與 C1 電容－gnd 最短連接。

 

關(guān)鍵環(huán)路

 

B．主電源回路路徑的最小化設(shè)計(jì)原則

 

C．拓?fù)潆娏骰芈仿窂阶钚』O(shè)計(jì)原則

 

D．脈沖驅(qū)動(dòng)回路路徑最小化設(shè)計(jì)原則

 

注意條件受限時(shí)：電源的主回路與拓?fù)浠芈返碾娙菘赡懿还驳?，我們可以采用電氣并?lián)的方式就近增加一個(gè)高頻電容達(dá)成共地！

 

3．具體 BOOST 的 LED 驅(qū)動(dòng)架構(gòu)的 PCB 布局布線進(jìn)行具體分析

 

設(shè)計(jì)基本思路如上所述；用下圖進(jìn)行設(shè)計(jì)分析

 

 

 

在圖示中：黃色跳線（JX）有與 12V 回路地進(jìn)行最小化環(huán)路面積的理論設(shè)計(jì)。

 

PCB 藍(lán)色高亮部分為系統(tǒng) GND 走線，白色高亮部分為 12V－IC 供電電源正端走線。

 

通過實(shí)際的數(shù)據(jù)測(cè)試驗(yàn)證黃色跳線（JX）連接線接地對(duì)系統(tǒng)的影響：

 

測(cè)試條件：12V－6A 115V／600mA （燈條）

 

測(cè)試項(xiàng)目：12V 負(fù)載動(dòng)態(tài)負(fù)載時(shí)間間隔 500ms max load／minimum load6．6A／0．2A

 

示波器設(shè)置

 

CH1：12V（偏置 10V） CH3：115V（偏置 100V） CH4：ILED（偏置 500mA）

 

黃色跳線（JX）在回路中：

 

 

 

黃色跳線（JX）去除

 

 

 

通過優(yōu)化環(huán)路響應(yīng)，增加動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

 

 

 

黃色跳線（JX）的系統(tǒng)回路影響：

 

由于 12V 同時(shí)給控制 IC 提供 VDD，在進(jìn)行差分信號(hào)走線時(shí) 12V 與 GND 布線時(shí)即電源與地的回流面積最小；當(dāng) 12V 拉負(fù)載時(shí)，12V 電解電容正到地回流；當(dāng) 12V 負(fù)載電流增加時(shí)地走線阻抗不等于 0，這時(shí)在公共地阻抗上就會(huì)產(chǎn)生電壓差，導(dǎo)致地基準(zhǔn)位的變化。

 

去掉黃色跳線（JX）后，控制回路變成單點(diǎn)接地。此時(shí)地電位基準(zhǔn)的影響就不受多個(gè)回路電流的影響。在非隔離的系統(tǒng)中單點(diǎn)接地符合設(shè)計(jì)理論。

 

設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：

 

可能存在多種原因，IC 供電電源有多種應(yīng)用功能連接。

 

A．對(duì)于隔離的控制器 IC 電路提供 VDD，在進(jìn)行差分信號(hào)走線時(shí) 12V 與 GND 布線時(shí)即電源與地的回流面積最??；

 

B．對(duì)于非隔離 IC 控制的 GND 要避免形成環(huán)路；IC 同側(cè)引腳的相同功能引腳的 GND 走線要連接在一起到 IC－GND；IC－控制中心的 gnd 要求單點(diǎn)接地。