如何為開關電源電路選擇合適的元器件和參數?

很多未使用過開關電源設計的工程師會對它產生一定的畏懼心理，比如擔心開關電源的幹擾問題，PCB layout問題
，元器件的參數和類型選擇問題等。其實隻要了解了，使用開關電源設計還是非常方便的。
一個開關電源一般包含有開關電源控製器和輸出兩部分，有些控製器會將MOSFET集成到芯片中去
，這樣使用就更簡單了
，也簡化了PCB設計
，但是設計的靈活性就減少了一些。
 

kaiguankongzhiqijibenshangjiushiyigebihuandefankuikongzhixitong，suoyiyibandouhuiyouyigefankuishuchudianyadecaiyangdianluyijifankuihuandekongzhidianlu。yincizhebufendeshejizaiyubaozhengjingquedecaiyangdianlu
，haiyoulaikongzhifankuishendu，yinweiruguofankuihuanxiangyingguomandehua，duishuntaixiangyingnenglishihuiyouhendayingxiang。

輸出部分設計包含了輸出電容，輸出電感以及MOSFET等等，這些器件的選擇基本上就是要滿足性能和成本的平衡，比如高的開關頻率就可以使用小的電感值(意味著小的封裝和便宜的成本)，但是高的開關頻率會增加幹擾和對MOSFET的開關損耗，從而效率降低。低的開關頻率帶來的結果則是相反的。
對於輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數選擇也是非常關鍵的，小的ESR可以減小輸出紋波，但是電容成本會增加
，好的電容會貴嘛。開關電源控製器驅動能力也要注意
，過多的MOSFET是不能被良好驅動的。

一般來說，開關電源控製器的供應商會提供具體的計算公式和使用方案供工程師借鑒的。

如何調試開關電源電路?

有一些經驗可以共享給大家：

(1)電源電路的輸出通過低阻值大功率電阻接到板內，這樣在不焊電阻的情況下可以先做到電源電路的先調試，避開後麵電路的影響。

(2)yibanlaishuokaiguankongzhiqishibihuanxitong，ruguoshuchuehuadeqingkuangchaoguolebihuankeyikongzhidefanwei，kaiguandianyuanjiuhuigongzuobuzhengchang
，suoyizhezhongqingkuangjiuxuyaorenzhenjianzhafankuihecaiyangdianlu。tebieshiruguocaiyongledaESR值的輸出電容，會產生很多的電源紋波，這也會影響開關電源的工作的。

為什麼要接地?

jiedijishudeyinruzuichushiweilefangzhidianlihuodianzidengshebeizaoleijiercaiqudebaohuxingcuoshi
，mudeshibaleidianchanshengdeleijidianliutongguobileizhenyinrudaodadi，congerqidaobaohujianzhuwudezuoyong。tongshi，jiediyeshibaohurenshenanquandeyizhongyouxiaoshouduan
，dangmouzhongyuanyinyinqidexiangxian(如電線絕緣不良
，線路老化等)和設備外殼碰觸時，設備的外殼就會有危險電壓產生，由此生成的故障電流就會流經PExiandaodadi
，congerqidaobaohuzuoyong。suizhedianzitongxinheqitashuzilingyudefazhan
，zaijiedixitongzhongzhikaolvfangleiheanquanyiyuanyuanbunengmanzuyaoqiule。biruzaitongxinxitongzhong

，daliangshebeizhijianxinhaodehulianyaoqiugeshebeidouyaoyouyigejizhun‘地’作(zuo)為(wei)信(xin)號(hao)的(de)參(can)考(kao)地(di)。而(er)且(qie)隨(sui)著(zhe)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)的(de)複(fu)雜(za)化(hua)
，信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)，因(yin)此(ci)
，在(zai)接(jie)地(di)設(she)計(ji)中(zhong)，信(xin)號(hao)之(zhi)間(jian)的(de)互(hu)擾(rao)等(deng)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)問(wen)題(ti)必(bi)須(xu)給(gei)予(yu)特(te)別(bie)關(guan)注(zhu)，否(fou)則(ze)，接(jie)地(di)不(bu)當(dang)就(jiu)會(hui)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)。最(zui)近(jin)，高(gao)速(su)信(xin)號(hao)的(de)信(xin)號(hao)回(hui)流(liu)技(ji)術(shu)中(zhong)也(ye)引(yin)入(ru)了(le)“地”的概念。

接地的定義

在現代接地概念中、對於線路工程師來說，該術語的含義通常是“線路電壓的參考點”;對於係統設計師來說

，它常常是機櫃或機架;對電氣工程師來說，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是“低阻抗”和“通路”。

常見的接地符號PE
、PGND、FG-保護地或機殼;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)電源(電池)回流;GND-工作地;DGND-數字地;AGND-模擬地;LGND-防雷保護地。

[page]
合適的接地方式

jiediyouduozhongfangshi，youdandianjiedi，duodianjiediyijihunheleixingdejiedi。erdandianjiediyoufenweichuanliandandianjiedihebingliandandianjiedi。yibanlaishuo
，dandianjiediyongyujiandandianlu，butonggongnengmokuaizhijianjiediqufen，yijidipin(f10MHz)電路時就要采用多點接地了或者多層板(完整的地平麵層)。

信號回流和跨分割的介紹

對於一個電子信號來說
，它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑，所以如何處理這個信號回流就變得非常的關鍵。

第一，genjugongshikeyizhidao
，fusheqiangdushihehuilumianjichengzhengbide
，jiushishuohuiliuxuyaozoudelujingyuechang，xingchengdehuanyueda
，taduiwaifushedeganraoyeyueda
，suoyi，PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路麵積。

第二
，對於一個高速信號來說
，提供有好的信號回流可以保證它的信號質量
，這是因為PCB上傳輸線的特性阻抗一般是以地層(或電源層)為(wei)參(can)考(kao)來(lai)計(ji)算(suan)的(de)
，如(ru)果(guo)高(gao)速(su)線(xian)附(fu)近(jin)有(you)連(lian)續(xu)的(de)地(di)平(ping)麵(mian)，這(zhe)樣(yang)這(zhe)條(tiao)線(xian)的(de)阻(zu)抗(kang)就(jiu)能(neng)保(bao)持(chi)連(lian)續(xu)，如(ru)果(guo)有(you)段(duan)線(xian)附(fu)近(jin)沒(mei)有(you)了(le)地(di)參(can)考(kao)，這(zhe)樣(yang)阻(zu)抗(kang)就(jiu)會(hui)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)，不(bu)連(lian)續(xu)的(de)阻(zu)抗(kang)從(cong)而(er)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)信(xin)號(hao)的(de)完(wan)整(zheng)性(xing)。所(suo)以(yi)
，布(bu)線(xian)的(de)時(shi)候(hou)要(yao)把(ba)高(gao)速(su)線(xian)分(fen)配(pei)到(dao)靠(kao)近(jin)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)層(ceng)，或(huo)者(zhe)高(gao)速(su)線(xian)旁(pang)邊(bian)並(bing)行(xing)走(zou)一(yi)兩(liang)條(tiao)地(di)線(xian)，起(qi)到(dao)屏(ping)蔽(bi)和(he)就(jiu)近(jin)提(ti)供(gong)回(hui)流(liu)的(de)功(gong)能(neng)。

第三，為wei什shen麼me說shuo布bu線xian的de時shi候hou盡jin量liang不bu要yao跨kua電dian源yuan分fen割ge，這zhe也ye是shi因yin為wei信xin號hao跨kua越yue了le不bu同tong電dian源yuan層ceng後hou
，它ta的de回hui流liu途tu徑jing就jiu會hui很hen長chang了le

，容rong易yi受shou到dao幹gan擾rao。當dang然ran，不bu是shi嚴yan格ge要yao求qiu不bu能neng跨kua越yue電dian源yuan分fen割ge，對dui於yu低di速su的de信xin號hao是shi可ke以yi的de，因yin為wei產chan生sheng的de幹gan擾rao相xiang比bi信xin號hao可ke以yi不bu予yu關guan心xin。對dui於yu高gao速su信xin號hao就jiu要yao認ren真zhen檢jian查zha，盡jin量liang不bu要yao跨kua越yue

，可ke以yi通tong過guo調tiao整zheng電dian源yuan部bu分fen的de走zou線xian。(這是針對多層板多個電源供應情況說的)

為什麼要將模擬地和數字地分開，如何分開?

模mo擬ni信xin號hao和he數shu字zi信xin號hao都dou要yao回hui流liu到dao地di
，因yin為wei數shu字zi信xin號hao變bian化hua速su度du快kuai，從cong而er在zai數shu字zi地di上shang引yin起qi的de噪zao聲sheng就jiu會hui很hen大da
，而er模mo擬ni信xin號hao是shi需xu要yao一yi個ge幹gan淨jing的de地di參can考kao工gong作zuo的de。如ru果guo模mo擬ni地di和he數shu字zi地di混hun在zai一yi起qi
，噪zao聲sheng就jiu會hui影ying響xiang到dao模mo擬ni信xin號hao。

yibanlaishuo

，monidiheshuzidiyaofenkaichuli，ranhoutongguoxidezouxianlianzaiyiqi，huozhedandianjiezaiyiqi。zongdesixiangshijinliangzugeshuzidishangdezaoshengcuandaomonidishang。dangranzheyebushifeichangyangedeyaoqiumonidiheshuzidibixufenkai

，ruguomonibufenfujindeshuzidihaishihenganjingdehuakeyihezaiyiqi。

單板上的信號如何接地?

duiyuyibanqijianlaishuo

，jiujinjiedishizuihaode
，caiyongleyongyouwanzhengdipingmiandeduocengbanshejihou，duiyuyibanxinhaodejiedijiufeichangrongyile，jibenyuanzeshibaozhengzouxiandelianxuxing

，jianshaoguokongshuliang;靠近地平麵或者電源平麵
，等等。

單板的接口器件如何接地?

有些單板會有對外的輸入輸出接口
，比如串口連接器
，網口RJ45lianjieqidengdeng，ruguoduitamendejiedishejidebuhaoyehuiyingxiangdaozhengchanggongzuo，liruwangkouhulianyouwuma，diubaodeng
，bingqiehuichengweiduiwaidedianciganraoyuan


，babanneidezaoshengxiangwaifasong。yibanlaishuohuidandufengechuyikuaidulidejiekoudi，yuxinhaodidelianjiecaiyongxidezouxianlianjie
，keyichuanshang0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的，對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。

帶屏蔽層的電纜線
，屏蔽層如何接地?

屏ping蔽bi電dian纜lan的de屏ping蔽bi層ceng都dou要yao接jie到dao單dan板ban的de接jie口kou地di上shang而er不bu是shi信xin號hao地di上shang
，這zhe是shi因yin為wei信xin號hao地di上shang有you各ge種zhong的de噪zao聲sheng
，如ru果guo屏ping蔽bi層ceng接jie到dao了le信xin號hao地di上shang，噪zao聲sheng電dian壓ya會hui驅qu動dong共gong模mo電dian流liu沿yan屏ping蔽bi層ceng向xiang外wai幹gan擾rao，所suo以yi設she計ji不bu好hao的de電dian纜lan線xian一yi般ban都dou是shi電dian磁ci幹gan擾rao的de最zui大da噪zao聲sheng輸shu出chu源yuan。當dang然ran前qian提ti是shi接jie口kou地di也ye要yao非fei常chang的de幹gan淨jing。

【相關閱讀】

抑製開關電源電磁幹擾設計要點及方法
http://wap.0-fzl.cn/power-art/80022648
正激式變壓器開關電源的工作原理及優缺點介紹
——陶顯芳老師談開關電源原理與設計
http://wap.0-fzl.cn/power-art/80022128
陶老師精講：單激式開關電源的基本電路
http://wap.0-fzl.cn/power-art/80022281