【实例讲解】开关电源layout与ESD，温度，纹波，EMI的关系

86755095@qq.com · 发表于 2018-4-14 23:05:40

引言

如今的电源市场，拼体积、拼价格、拼性能，如何做到这3点就需要一个经验丰富的Layout工程师。

1、静电打坏IC

1VCC电容跟VCC脚越近越好。如下图VCC电容与IC脚太远，静电和耐压都会打坏IC，当然这还要看芯片的抗ESD能力。

2单点接地，静电和耐压的回路是一样的，首先我们搞清楚它的回路基本就清晰了，主要2个部分，Y电容，变压器初次级寄生电容。所以这2个器件的地在允许的情况下尽量单点接地，防止打坏IC。

3下面这个最郁闷了，10KV空气没事，15KV挂了，直接炸机，最后调到怕了。后来拉窗帘关灯在下图红色部分，Y电容的地一个欢快的小火花颠到了MOS，也就是说15KV要更远的距离，后来把开槽又拉了一部分装绝缘片隔离OK了。

4放电针，不要小看了一个小小的放电针，关键的时候大作用，我有实际看过，如下图在一个黑暗的房间内，打15KV静电，两端放电拉弧产生一个火花消耗掉。要注意安规距离哦。

2.Layout对温度的影响。

一个画板经验丰富的工程师和一个比较业余的做出来的温度相差10-20度你信吗，我信了。

1肖特基温度高，这么办换封装加电流改匝比换品牌，其实Layout也是可以解决的，把肖特基阳极接到母座上，利用母座散热肖特基温度可以下来10度作用。

2接着上面那附图，肖特基温度下来了，母座有所提高，变压器和MOS靠母座太近，也可以理解为功率器件之间距离太近，大家知道变压器MOS肖特基啊这些功率器件，在越恶化的环境中性能越差导致温度更高。如下图2者分开和靠近，肖特基和内置MOS的IC 温度相差7度。

3利用一切可利用的散热，经常听到某IC,FAE说我们这颗IC温度100度自己实际做出来120度，这就看画板了。车充，开窗，加厚铜箔，利用负极弹片把热导出。原本125度，上面3点加进去降低20度你信嘛我信了。Q2同步整流，开窗直接接到负极弹片，Q1开关管，U1IC原理Q1Q2。同步2OZ。

130度的图也上一下。这个板 Q1 125度 Q2 134度 IC 120度电感120度。

3.如何设计更小的纹波

纹波大家都知道影响这一点的就是减小电容的ESR，加大容量，加差模电感减小纹波电流组成π滤波。上面说到，降低成本，办法总比问题多，先检查板子。，先看下面这个板子，CN1纹波90mV，CN2纹波150mV。仔细看下面蓝色线勾勒出来的地方环路面积太大，把CE3放在2个USB的中间，纹波都降到100mV，实际有困难的话，可以在CN2端再加一个小电容。

不要超捷径要按顺序走，看下图，电流的方向直接忽略的电容的地，纹波近300mV，我们试着把变压器的地接到C4地。再看电流的走向一个完整的回路，纹波降到73mV。

在必须加π滤波的时候也要注意。差模电感前面的电容要大于或者等于或者的容量，否则容易引起震荡。

整流肖特基要靠近滤波电容否则也容易产生震荡，有碰到一次严重的高压炸机。就是下面这幅图曾经把我炸的心力憔悴。

4.布局时应考虑EMI因数

EMI 日常中我们调试无非就是吸收，加共模，X电容，变压器屏蔽。其实画板也可以解决很多问题。

1 MOS与变压器太近。传导NG，这很容易分辨，平均值很多地方超峰峰值也很多地方超。把MOS和LN 拉开距离基本就解决。

2变压器和LN太近。同样传导NG，峰峰值平均值很多地方超，往往基于结构的弊端没有办法而为之。是的变压器加屏蔽可以解决，可以试着把变压器反馈和次级反着绕。一般也能解决这一成本就省下来了。

3Y电容的接点。如下图Y电容的地直接接大电容的地还是变压器的地2种效果或者输出的低还是正，这个没有硬指标完全看实际效果，在很多时候还是很明显的效果，这里聊一下Y电容最好还是加充电器最好还是加上可以减少纹波噪声，减少手机干扰，适配器的话就看情况了，比如机顶盒加了反而会有干扰。

4车充比较明显的一点就是，续流二极管的阳极接输入点解的地效果还是很明显的。

不要去用母座作为走线，阻抗大影响效率，有做过实验影响0.5个点。

海拔5000m，目前我们做认证就是CCC碰到过着这个要求，主要区别就是空气爬电，初次级都要满足6.4mm

线要跟半边距离大于0.8mm，给大家看一张图，几乎贴板了，实物成这样了只有0.4造成过电流能力不足。