在开关模式电源印制板上放置电感的指南


原标题:在开关模式电源印制板上放置电感的指南
在开关模式电源(SMPS)印制电路板(PCB)上放置电感时,需要遵循一定的指南以确保电源的稳定性和效率。以下是一些关键的步骤和注意事项:
一、了解电感的作用和特性
作用:电感在开关模式电源中主要用于临时存储能量,帮助实现电压的转换和稳定。
特性:通过电感的电流可以变化,但并非瞬间变化,而是连续的、相对缓慢的变化。同时,电感会产生磁场,这可能会影响周围的信号路径。
二、确定电感的位置
热回路外部:由于电感不是热回路的一部分,因此其放置位置在初步设计时是次要的。然而,为了避免寄生电感的影响,应使热回路面积小且路径短。
避免敏感走线下方:不得在电感下方(无论是PCB表面还是下方)、在内层里或PCB背面布设敏感的控制走线。这是因为电流的流动会使线圈产生磁场,从而影响信号路径中的微弱信号。
三、优化布局和布线
反馈路径:在开关稳压器中,关键信号路径之一是反馈路径,它将输出电压连接到开关稳压器IC或电阻分压器。为了确保反馈信号的准确性,应使反馈路径远离电感的位置。
接地平面:一些电路设计者可能会选择在电感下方提供切口,以防止线圈下方接地平面因线圈磁场形成涡流。然而,也有观点认为保持接地平面的一致性(不中断)对于屏蔽效果更佳。实际上,即使产生涡流,这些电流也只能局部流动,只会造成很小的损耗,并且几乎不会影响接地平面的功能。因此,可以根据实际情况选择是否在线圈下方提供切口。
散热考虑:PCB上的铜越多,散热越好。因此,在布局时可以考虑增加铜层的面积以提高散热效果。
四、注意事项
耦合效应:由于电路中的开关时间非常短且输入电压较高,因此在PCB上的其他路径上可能会产生相当大的耦合效应。敏感的走线应远离线圈的位置以减少耦合干扰。
电容效应:实际线圈既具有电容效应也具有电感效应。在布局时应考虑这些因素对电路性能的影响。
空间限制:电感的尺寸通常较大,因此在布局时需要充分考虑空间限制,确保电感能够正确安装并与其他元件保持适当的距离。
综上所述,在开关模式电源印制板上放置电感时,需要综合考虑电感的作用、特性、位置、布局布线以及注意事项等多个因素。通过合理的布局和布线设计,可以确保电源的稳定性和效率,同时减少电磁干扰和寄生电感的影响。
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