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會員注冊1.2 電感高頻濾波特性
圖5中的電流環路類似于一匝線圈的電感。高頻交流電流所產生的電磁場R(t)將環繞在此環路的外部和內部。如果高頻電流環路面積(Ac)很大，就會在此環路的內外部產生很大的電磁干擾。
電感的基本公式是
從式(5)可知，減小環路的面積(Ac)和增加環路周長(lm)可減小L。
電感通常存在等效并聯電阻(EPR)和等效并聯電容(Cp)二個寄生參數。圖6是電感在不同工作頻率下的阻抗(ZL)。
諧振頻率(fo)可以從電感自身電感值(L)和它的等效并聯電容值(Cp)得到，即
當一個電感工作頻率在fo以下時，電感阻抗隨頻率的上升而增加，即
當電感工作頻率接近fo時，電感阻抗就等于它的等效并聯電阻(REPR)。
在開關電源中電感的Cp應該控制得越小越好。同時必須注意到，同一電感量的電感會由于線圈結構不同而產生不同的Cp值。圖7就顯示了同一電感量的電感在二種不同的線圈結構下不同的Cp值。圖7(a)電感的5匝繞組是按順序繞制。這種線圈結構的Cp值是l匝線圈等效并聯電容值(C)的1／5。圖7(b)電感的5匝繞組是按交叉順序繞制。其中繞組4和5放置在繞組1、2、3之間，而繞組l和5非�？拷�。這種線圈結構所產牛的Cp是1匝線圈C值的兩倍。
可以看到，相同電感量的兩種電感的Cp值居然相差達數倍。在高頻濾波上如果一個電感的Cp值太大，高頻噪音就會很容易地通過Cp直接耦合到負載上。這樣的電感也就失去了它的高頻濾波功能。
圖8顯示了在一個PCB上Vin通過L至負載(RL)的不同走線方式。為了降低電感的Cp,電感的二個引腳應盡量遠離。而Vin正極至RL和Vin負極至RL的走線應盡量靠近。
電源排版基本要點2 電感的寄生并聯電容應盡量小，電感引腳焊盤之間的距離越遠越好。
1.3 鏡像面
電磁理論中的鏡像面概念對設計者掌握開關電源的PCB排版會有很大的幫助。圖9是鏡像面的基本概念。
圖9(a)是當直流電流在一個接地層上方流過時的情景。此時在地層上的返回直流電流非常均勻地分布在整個地層面上。圖9(h)顯示當高頻電流在同一個地層上方流過時的情景。此時在地層上的返回交流電流只能流在地層面的中間而地層面的兩邊則完全沒有電流。 一日．理解了鏡像面概念，我們很容易看到在圖10中地層面上走線的問題。接地層(Ground Plane)，沒汁人員應該盡量避免在地層上放置任何功率或信號走線。一旦地層上的走線破壞了整個高頻環路，該電路會產牛很強的電磁波輻射而破壞周邊電子器件的正常工作。
電源排版基本要點3 避免在地層上放置任何功率或信號走線。
1．4 高頻環路
開關電源中有許多由功率器件所組成的高頻環路，如果對這△環路處嬋得不好的話，就會對電源的正常工作造成很大影響。為了減小高頻環路所產生的電磁波噪音，該環路的面積應該控制得非常小。如圖l1(a)所示，高頻電流環路面積很大，就會在環路的內部和外部產生很強的電磁于擾。同樣的高頻電流，當環路面積設計得非常小時，如圖11(b)所示，環路內部和外部電磁場互相抵消，整個電路會變得非常安靜。
電源排版基本要點4 高頻環路的面積應盡可能減小。
1.5 過孔和焊盤放置
許多設計人員喜歡在多層PCB卜放置很多過孔(VIAS)。但是，必須避免在高頻電流返同路徑上放置過多過。否則，地層上高頻電流走線會遭到破壞。如果必須在高頻電流路徑上放置一些過孔的活，過孔之間可以留出一空間讓高頻電流順利通過，圖12顯示了過孔放置方式。
電源排版基本要點5 過孔放置不應破壞高頻電流在地層上的流經。
設計者同時應注意不同焊盤的形狀會產生不同的串聯電感。圖13顯示了兒種焊盤形狀的串聯電感值。
旁路電容(Decouple)的放置也要考慮到它的串聯電感值。旁路電容必須是低阻抗和低ESL乩的瓷片電容。但如果一個高品質瓷片電容在PCB上放置的方式不對，它的高頻濾波功能也就消失了。圖14顯示了旁路電容正確和錯誤的放置方式。
1．6 電源直流輸出
許多開關電源的負載遠離電源的輸出端口。為了避免輸出走線受電源自身或周邊電子器件所產生的電磁下擾，輸出電源走線必須像圖l5(b)那樣靠得很近，使輸出電流環路的面積盡可能減小。
l.7 地層在系統板上的分隔
新一代電子產品系統板上會同時有模擬電路、數字電路、開關電源電路。為了減小開關電源噪音對敏感的模擬和數字電路的影響，通常需要分隔不同電路的接地層。如果選用多層PCB，不同電路的接地層可由不同PCB板層來分隔。如果整個產品只有一層接地層，則必須像圖16中那樣在單層中分隔。無論是在多層PCB上進行地層分隔還是在單層PCB 上進行地層分隔，不同電路的地層都應該通過單點與開關電源的接地層相連接。
電源排版基本要點6 系統板上不同電路需要不同接地層，不同電路的接地層通過單點與電源接地層相連接。
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