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电源布局中，那些不为人知的通用性规则
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2021-04-01
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在成功的电源设计中，电源布局是其中最重要的一个环节。但是，在如何做到这一点方面，每个人都有自己的观点和理由。事实是，很多不同的解决方案都是殊途同归；如果设计不是真的一团糟，多数电源都是可以正常工作的。
当然，这其中也有一些通用性规则，例如：
- 不要在快速切换信号中运行敏感信号。换言之，不要在开关节点下运行反馈跟踪。
- 确保功率载荷跟踪和接地层大小足以支持当前的电流。
- 尽量保持至少一个连续的接地层。
- 使用足够的通孔（通常以每个通孔1A开始），将接地层相连。
除了这些基本的布局规则，笔者通常首先会识别开关回路，然后确定哪些回路具有高频开关电流。图1所示为针对降压电源（原理图和布局）的简化功率级的一个示例。
图1 降压电源原理图和布局
降压电源中存在两种状态（假定连续传导模式）：控制开关（Q1）接通时和控制开关断开时。当控制开关接通时，电流从输入流至电感器。当控制开关断开时，电流继续在电感器流动并流经二极管（D1）。电流连续输出。
但是存在输入脉冲电流，这是在布局中需要关注的部分。在图1中，此回路被标记为“高频回路”，并以蓝色显示。布局的首要目标是将Q1、D1和输入电容与最短、最低电感回路连接。该回路越小，开关产生的噪声便越低。如果忽略这一点，电源将不能有效工作。
识别开关回路的规程适用于所有的电源拓扑结构。规程的各个步骤分别是：
- 在接通状态确定电流通路。
- 在断开状态确定电流通路。
- 找到连续电流的位置。
- 找到断续电流的位置。
- 尽量减少断续电流环路。
下面列出了给定功率级配置的关键回路：
- 降压——输入电容回路。
- 升压——输出电容回路。
- 反相降压 -升压——输入和输出电容回路。
- 反激——输入和输出电容回路。
- Fly-Buck——输入电容回路。
- SEPIC——输出电容回路。
- Zeta——输入电容回路。
- 正激、半桥、全桥——输入电容循环。
电源布局正如一种艺术形式一般，每个人都有自己的方式，而且很多时候也会起效。需要确保的一点是，在确定功率级的零件位置时，首先确定高频开关回路；这样便可为自己节约时间、免除烦恼。
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