電感器可以用於電壓轉換的開關穩壓器來臨時存儲能量,但這些電感器的尺寸通常非常大,必須在開關穩壓器的印刷電路板(PCB)布局中為其安排位置。這項任務並不難,因為通過電感的電流可能會變化,但並非瞬間變化。變化只可能是連續的,通常相對緩慢。
開關穩壓器在兩個不同路徑之間來回切換電流。這種切換非常快,具體切換速度取決於切換邊緣的持續時間。開關電流流經的走線稱為熱迴路或交流電流路徑,其在一個開關狀態下傳導電流,在另一個開關狀態下不傳導電流。在PCB布局中,應使熱迴路面積小且路徑短,以便儘量減小走線中的寄生電感。寄生走線電感會產生無用的電壓失調並導致電磁幹擾(EMI)。
圖1:用於降壓轉換的開關穩壓器(虛線所示為關鍵熱迴路)
圖1所示為一個降壓調節器,其中關鍵熱迴路顯示為虛線。可以看出,線圈L1不是熱迴路的一部分。因此,可以假設該電感器的安放位置並不重要。由於電感器位於熱迴路以外是正確的,因此在上述實例中,該假設成立。不過,我們應該遵循一些規則:不得在電感下方(PCB表面或下方都不行)、在內層裡或PCB背面布設敏感的控制走線。
受電流流動的影響,線圈會產生磁場,結果會影響信號路徑中的微弱信號。在開關穩壓器中,一個關鍵信號路徑是反饋路徑,它將輸出電壓連接到開關穩壓器IC或電阻分壓器。
還應注意,實際線圈既有電容效應,也有電感效應。第一個線圈繞組直接連接到降壓開關穩壓器的開關節點(如圖1所示)。結果,線圈裡的電壓變化與開關節點處的電壓一樣強烈而迅速。由於電路中的開關時間非常短且輸入電壓很高,PCB上的其他路徑上會產生相當大的耦合效應。因此,敏感的走線應該遠離線圈。
圖2:帶有線圈安放位置的ADP2360降壓轉換器的示例電路
圖2所示為ADP2360的示例布局。在本圖中,圖1中的重要熱迴路標為綠色。從圖中可見,黃色反饋路徑離線圈L1有一定距離,它位於PCB的內層。
一些電路設計者甚至不希望線圈下的PCB中有任何銅層。例如,它們會在電感下方提供切口,即使在接地平面層中也是如此。其目標是防止線圈下方接地平面因線圈磁場形成渦流。這種方法雖沒錯,但也有爭論認為接地平面要保持一致,不應中斷,以下是幾點建議:
因此,他們認為接地平面層,甚至是線圈下方,也應保持完整的觀點。
總之,我們可以得出結論,雖然開關穩壓器的線圈不是臨界熱迴路的一部分,但不在線圈下方或靠近線圈處布放敏感的控制走線卻是明智的。PCB上的各種平面——例如接地平面或VDD平面(電源電壓),可以連續構造且無需切口。
本文轉載自:亞德諾半導體
免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在於傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯繫小編進行處理。
貿澤電子設計圈由貿澤電子(Mouser Electronics)開發和運營,服務全球廣大電子設計群體,貿澤電子分銷750多家領先品牌,可訂購500多萬種在線產品,為客戶提供一站式採購平臺,歡迎關注我們,獲取第一手的設計與產業資訊信息!