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)計上；工作及性能良好的 PCB 需要相關(guān)的理論及實踐經(jīng)驗；我在產(chǎn)品的設(shè)計實踐中經(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 的測試標(biāo)準(zhǔn)，測試關(guān)鍵器件 IC 的功能引腳時出現(xiàn)高頻噪聲的問題，電路功能 IC 引腳檢測到干擾噪聲進(jìn)行異常保護(hù)等等。

 

通過理論與實踐結(jié)合；用測試數(shù)據(jù)檢驗我們的理論和實踐的差異點！優(yōu)良的設(shè)計跟長期的經(jīng)驗總結(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)動脈沖電流回路最小化。

 

B．對于隔離開關(guān)電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電流回路被變壓器隔離成兩個或多個回路（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。

 

C．如果電流回路有多個接地點，那么接地點要與中心接地點重合。

 

D．實際設(shè)計時，我們會受到條件的限制；如果 2 個回路的電容可能不好近距離的共地！

 

設(shè)計的關(guān)鍵點：

 

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

 

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

 

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)動回路的設(shè)計會影響系統(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)行動態(tài)工作時，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)計原則

 

C．拓?fù)潆娏骰芈仿窂阶钚』O(shè)計原則

 

D．脈沖驅(qū)動回路路徑最小化設(shè)計原則

 

注意條件受限時：電源的主回路與拓?fù)浠芈返碾娙菘赡懿还驳兀覀兛梢圆捎秒姎獠⒙?lián)的方式就近增加一個高頻電容達(dá)成共地！

 

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

 

設(shè)計基本思路如上所述；用下圖進(jìn)行設(shè)計分析

 

 

 

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。

 

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。

 

通過實際的數(shù)據(jù)測試驗證黃色跳線（JX）連接線接地對系統(tǒng)的影響：

 

測試條件：12V－6A 115V／600mA （燈條）

 

測試項目：12V 負(fù)載動態(tài)負(fù)載時間間隔 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 同時給控制 IC 提供 VDD，在進(jìn)行差分信號走線時 12V 與 GND 布線時即電源與地的回流面積最小；當(dāng) 12V 拉負(fù)載時，12V 電解電容正到地回流；當(dāng) 12V 負(fù)載電流增加時地走線阻抗不等于 0，這時在公共地阻抗上就會產(chǎn)生電壓差，導(dǎo)致地基準(zhǔn)位的變化。

 

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

 

設(shè)計經(jīng)驗總結(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．對于隔離的控制器 IC 電路提供 VDD，在進(jìn)行差分信號走線時 12V 與 GND 布線時即電源與地的回流面積最??；

 

B．對于非隔離 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 要求單點接地。