從噪聲回路看布線要點-jun-10-2011

1、黃 敏 超 博士,從噪聲回路看布線要點,1,電路不能工作？音頻噪聲？輸出不穩(wěn)？電路保護總是誤動作？輸出紋波不正常？高頻噪聲從哪里來的？效率低？開關波形尖峰大？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,分析 噪聲回路采取措施 抑制噪聲面對 布線要點沖突總結,3,常見的反激式(Flyback)變換器拓撲；原邊功率回路副邊功率回路鉗位吸收回路驅動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斷時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路1。回路1中Ids_Q1的電流主要成份是變壓器原邊電流IL，高頻電流經電容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，產生高頻的di/dt和dv/dt回路2 。回路2的副邊整流二

3、極管D2的反向恢復電流Irr_D2/n會耦合到回路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，產生高頻的di/dt和dv/dt回路3 。回路3中的鉗位二極管D1的反向恢復電流Irr_D1會加入到回路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,驅動回路原邊晶體管開通時，產生高頻的di/dt和dv/dt回路4。回路4中的原邊晶體管Q1的驅動電流Igs_Q1也會加入到回路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，產生高頻的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，產生高頻的di/dt和dv/dt的5個回路?；芈?中包含了5個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,單點接地，避免回路間耦合關注最敏感的控制回路；控制回路、驅動回路，采樣回路與功率回

7、路的單點接地；輔助繞組回路的單點接地。,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,單點接地，避免回路間耦合控制回路、驅動回路，采樣回路與功率回路的單點接地；,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：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，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：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接地阻抗造成的影響遠大約寄生電容。,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；通過打多個過孔降低過孔引起的阻抗，提高PCB質量；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，避免不對稱性引起的PCB變形；敷銅與SMT器件兩端焊盤應該保證散熱對稱性；,采取措施 抑制噪聲,23,噪聲與安規(guī)噪聲與結構噪聲與熱噪聲與工藝噪聲與可檢

12、測性噪聲與可維修性,面對 布線要點沖突,24,抑制噪聲必須從噪聲回路著手；布線必須關注高頻噪聲回路；在抑制噪聲的同時必須權衡布線要點沖突；好的布線需要設計團隊緊密地合作。,總 結,25,有用的布線網站,www.pcbsmt.net (PCB行業(yè)網站鏈接)www.cpca.org.cn (中國印制電路行業(yè)協會CPCA)www.pcbdown.com www.pcbtech.netwww.cnpcbw.cnwww.pcbc