從噪聲回路看布線要點(diǎn)-jun-10-2011

1、黃 敏 超 博士,從噪聲回路看布線要點(diǎn),1,電路不能工作？音頻噪聲？輸出不穩(wěn)？電路保護(hù)總是誤動(dòng)作？輸出紋波不正常？高頻噪聲從哪里來的？效率低？開關(guān)波形尖峰大？EMI性能超出Class B的限值？……,頭疼的噪 聲,2,噪聲回路與布線要點(diǎn),分析 噪聲回路采取措施 抑制噪聲面對(duì) 布線要點(diǎn)沖突總結(jié),3,常見的反激式(Flyback)變換器拓?fù)洌辉吂β驶芈犯边吂β驶芈枫Q位吸收回路驅(qū)動(dòng)回路輔助繞組回路原邊

2、控制回路副邊控制回路,分析 噪聲回路,4,原邊功率回路原邊晶體管開通和關(guān)斷時(shí)，產(chǎn)生高頻的di/dt和dv/dt回路1?；芈?中Ids_Q1的電流主要成份是變壓器原邊電流IL，高頻電流經(jīng)電容C2、變壓器原邊、晶體管Q1、和采樣電阻RS。Ids_Q1=IL+???，還有哪些回路的電流耦合到回路1中？,Ids_Q1,IL,分析 噪聲回路,5,副邊功率回路原邊晶體管開通時(shí)，產(chǎn)生高頻的di/dt和dv/dt回路2 ?；芈?的副邊整流二

3、極管D2的反向恢復(fù)電流Irr_D2/n會(huì)耦合到回路1中。Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+？？？，（“n”為變壓器匝比),Irr_D2,Irr_D2/n,Ids_Q1,分析 噪聲回路,6,IL,鉗位吸收回路原邊晶體管開通時(shí)，產(chǎn)生高頻的di/dt和dv/dt回路3 。回路3中的鉗位二極管D1的反向恢復(fù)電流Irr_D1會(huì)加入到回路1中。 Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+？？？,Ids_Q1,Irr_D2,Ir

4、r_D1,Irr_D2/n,分析 噪聲回路,7,IL,驅(qū)動(dòng)回路原邊晶體管開通時(shí)，產(chǎn)生高頻的di/dt和dv/dt回路4?；芈?中的原邊晶體管Q1的驅(qū)動(dòng)電流Igs_Q1也會(huì)加入到回路1中。Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+Igs_Q1+？？？,Ids_Q1,Igs_Q1,Irr_D2,Irr_D1,Irr_D2/n,分析 噪聲回路,8,IL,Irr_D3,輔助繞組回路原邊晶體管開通時(shí)，產(chǎn)生高頻的di/dt和dv/

5、dt回路5 。回路5中輔助繞組D3的反向恢復(fù)電流Irr_D3也耦合到回路1中。Ids_Q1=IL+Irr_D2/n+Irr_D1+Igs_Q1+Irr_D3,Ids_Q1,Igs_Q1,Irr_D2,Irr_D1,Irr_D2/n,Irr_D3*n1/n,分析 噪聲回路,Irr_D3,9,IL,反激式變換器中的噪聲；原邊晶體管開通時(shí)，產(chǎn)生高頻的di/dt和dv/dt的5個(gè)回路?；芈?中包含了5個(gè)回路直接或耦合過來的電流。處理好

6、這些回路的布線是解決噪聲問題的關(guān)鍵。,Ids_Q1,Igs_Q1,Irr_D2,Irr_D1,Irr_D2/n,Irr_D3*n1/n,Irr_D3,采取措施 抑制噪聲,IL,10,常見的抑制噪聲措施單點(diǎn)接地，避免回路間耦合；利用高頻電容，縮小高頻回路面積；通過布線，進(jìn)一步地減小高頻噪聲；通過布線，盡量減小接地阻抗；,采取措施 抑制噪聲,11,單點(diǎn)接地，避免回路間耦合關(guān)注最敏感的控制回路；控制回路、驅(qū)動(dòng)回路，采樣回路與功率回

7、路的單點(diǎn)接地；輔助繞組回路的單點(diǎn)接地。,采取措施 抑制噪聲,Ids_Q1,Igs_Q1,Irr_D2,Irr_D1,Irr_D2/n,Irr_D3*n1/n,Irr_D3,IL,12,單點(diǎn)接地，避免回路間耦合控制回路、驅(qū)動(dòng)回路，采樣回路與功率回路的單點(diǎn)接地；,采取措施 抑制噪聲,13,,,,利用高頻電容，減小回路面積通過高頻電容C2、C8、C5和C7，減小回路1、2、3和5的面積；,Ids_Q1,Igs_Q1,Irr_D2,Irr

8、_D1,Irr_D2/n,Irr_D3*n1/n,Irr_D3,采取措施 抑制噪聲,,,,,14,通過布線，進(jìn)一步減小高頻噪聲通過布線盡量地縮小高頻回路面積；有利于減小高頻回路的噪聲。,采取措施 抑制噪聲,大的回路面積,小的回路面積,15,通過布線，進(jìn)一步減小高頻噪聲通過布線盡量地縮小高頻回路面積；(布線實(shí)例）有利于減小高頻回路的噪聲。,采取措施 抑制噪聲,,,,16,通過布線，進(jìn)一步減小高頻噪聲盡量利用大面積的鋪地，減小高頻

9、噪聲；多層板布線，盡量用專門一層作為地平面；有利于減小高頻噪聲。,采取措施 抑制噪聲,雙面板,,,,地平面,四層板,地平面,雙面板,17,通過布線，盡量減小接地阻抗良好的接地線寬度必須>100mil；<100mil地線寬度只能作為電氣接地；地線盡量避免過孔連接，或避免通過單一過孔連接；,采取措施 抑制噪聲,18,通過布線，盡量減小接地阻抗過孔的寄生參數(shù)：寄生電容和寄生電感寄生電容,注：T為板厚，?為板材的介電常

10、數(shù)，D2為阻焊區(qū)直徑，D1為過孔焊盤直徑。,采取措施 抑制噪聲,19,通過布線，盡量減小接地阻抗過孔的寄生參數(shù)：寄生電容和寄生電感寄生電感,采取措施 抑制噪聲,注：h為過孔的長(zhǎng)度，d為鉆孔直徑。,20,通過布線，盡量減小接地阻抗過孔的寄生電感對(duì)接地阻抗造成的影響遠(yuǎn)大約寄生電容。,采取措施 抑制噪聲,21,Fs=100MHzZL=2?FsL=0.64?ZC=1/(2?FsC)=0.0002?,通過布線，盡量減小接地阻抗考慮過孔

11、的阻抗特性和PCB工藝，盡量避免打單一的過孔；通過打多個(gè)過孔降低過孔引起的阻抗，提高PCB質(zhì)量；盡量避免地線通過過孔連接；如果不可避免，盡量通過多個(gè)過孔，盡量加大鉆孔直徑。,采取措施 抑制噪聲,22,通過布線，盡量減小接地阻抗大面積敷銅用隔熱帶與焊盤連接；為散熱而敷銅，避免不對(duì)稱性引起的PCB變形；敷銅與SMT器件兩端焊盤應(yīng)該保證散熱對(duì)稱性；,采取措施 抑制噪聲,23,噪聲與安規(guī)噪聲與結(jié)構(gòu)噪聲與熱噪聲與工藝噪聲與可檢

12、測(cè)性噪聲與可維修性,面對(duì) 布線要點(diǎn)沖突,24,抑制噪聲必須從噪聲回路著手；布線必須關(guān)注高頻噪聲回路；在抑制噪聲的同時(shí)必須權(quán)衡布線要點(diǎn)沖突；好的布線需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)緊密地合作。,總 結(jié),25,有用的布線網(wǎng)站,www.pcbsmt.net (PCB行業(yè)網(wǎng)站鏈接)www.cpca.org.cn (中國(guó)印制電路行業(yè)協(xié)會(huì)CPCA)www.pcbdown.com www.pcbtech.netwww.cnpcbw.cnwww.pcbc