電源不會輕易告訴你的Detail-設計先生之回流設計係列(3)
發布時間:2015-04-08 來源:楊洲 一博科技 責任編輯:sherry
【導讀】設(she)計(ji)過(guo)程(cheng)中(zhong)如(ru)何(he)處(chu)理(li)好(hao)客(ke)戶(hu)對(dui)於(yu)包(bao)地(di)的(de)需(xu)求(qiu),我(wo)們(men)怎(zen)麼(me)理(li)解(jie)包(bao)地(di)的(de)作(zuo)用(yong)以(yi)及(ji)包(bao)地(di)的(de)注(zhu)意(yi)事(shi)項(xiang)。電(dian)源(yuan)往(wang)往(wang)是(shi)設(she)計(ji)中(zhong)一(yi)個(ge)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)部(bu)分(fen),就(jiu)像(xiang)一(yi)個(ge)人(ren)需(xu)要(yao)能(neng)量(liang)一(yi)樣(yang),沒(mei)有(you)東(dong)西(xi)提(ti)供(gong)能(neng)量(liang),我(wo)們(men)都(dou)不(bu)能(neng)生(sheng)存(cun)。
我wo們men知zhi道dao穩wen定ding的de供gong電dian電dian壓ya是shi芯xin片pian正zheng常chang工gong作zuo的de基ji本ben條tiao件jian。當dang芯xin片pian工gong作zuo電dian流liu由you電dian源yuan輸shu出chu,流liu經jing電dian源yuan分fen配pei網wang絡luo到dao達da芯xin片pian端duan時shi就jiu會hui在zai芯xin片pian端duan造zao成cheng一yi定ding的de直zhi流liu壓ya降jiang和he瞬shun態tai噪zao聲sheng。一yi般ban來lai說shuo,直zhi流liu壓ya降jiang和he瞬shun態tai壓ya降jiang之zhi和he必bi須xu小xiao於yu芯xin片pian允yun許xu的de最zui大da電dian壓ya波bo動dong幅fu度du。那na麼me造zao成cheng器qi件jian電dian壓ya波bo動dong的de根gen源yuan有you哪na些xie方fang麵mian:一是器件在高速開關狀態下,瞬態交流電流過大,二是在電流回路上存在阻抗和諧振。
電源噪聲是由電流回路阻抗和瞬態電流共同作用引起的。在PCB設計實際運用中,控製電源噪聲的關鍵就是降低電源回路的阻抗。
接下來我們就談談關於PCB電源設計的回流問題:
<a> 完整的開關電源的回流路徑一般包含有四個:
1,電源開關交流回路
2,輸出整流交流回路
3,輸入信號源電流回路
4,輸出負載電流回路
而在我們PCB板上設計的Mos管開關電源的實際電流回路包含的是下麵三個回路:
1、電源輸入輸出的回路;
2、輸入輸出與電源芯片內部的回路;
3、氣放管充電放的回路(部分開關電源有)mingbailezhexiedianyuandefanhuilujing,womenjiubunanlijieshejishiweishenmeyaoshurushuchudelvbodianrongyaogongdi,ranhouweishenmedianyuanxinpiandediyeyaoheshurushuchudedigongzaiyiqi。
<b> LDO線性電源的回流路徑
LDO電源回流路徑比較簡單:輸入輸出的回流,LDO芯片與輸入的回流。如圖可以看的很清晰

<c> Connector電源座子的回流路徑,以及控製芯片供電管腳輸入濾波電容的回流路徑。
設計項目的時候電源的入口通常是connector,ranhoujingguolvbodianrongshuchu,danshizheliwomenshejideshihouyeyingzhuyitadehuiliu。xuyaozuiduanhuiliusheji。duiyukongzhixinpiandianyuandeshuruyeyaokaolvyuxinpiandidehuiliu。zuihaobaozhengxinpiandianyuanshurudedianrongdediyuxinpiandedijinkenengdeduan。
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電源地緊耦合
zhongsuozhouzhi,wanzhengdedipingmianshizuihaodecankaopingmian,namewanzhengdedianyuanpingmianshifoukeyiqidaotongyangdexiaoguole?shibushisuoyoudexinhaodoushiyidipingmianweicankaoshizuijiadene?
<a>對多數信號而言,信號必須回到發送端器件的GND才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)回(hui)路(lu),若(ruo)參(can)考(kao)平(ping)麵(mian)為(wei)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian),則(ze)信(xin)號(hao)的(de)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)為(wei)電(dian)源(yuan)層(ceng),到(dao)達(da)發(fa)送(song)端(duan)後(hou),還(hai)需(xu)由(you)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)回(hui)到(dao)地(di)平(ping)麵(mian)才(cai)能(neng)完(wan)成(cheng)回(hui)路(lu)。在(zai)實(shi)踐(jian)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)認(ren)為(wei)回(hui)流(liu)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)最(zui)近(jin)的(de)旁(pang)路(lu)電(dian)容(rong)從(cong)電(dian)源(yuan)層(ceng)流(liu)回(hui)了(le)地(di)層(ceng)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)。

<b>接(jie)著(zhe)該(gai)分(fen)析(xi)電(dian)源(yuan)地(di)的(de)緊(jin)耦(ou)合(he)了(le)。我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)若(ruo)電(dian)源(yuan)層(ceng)與(yu)地(di)層(ceng)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)較(jiao)近(jin),耦(ou)合(he)大(da)且(qie)阻(zu)抗(kang)小(xiao),則(ze)這(zhe)種(zhong)回(hui)流(liu)方(fang)式(shi)與(yu)地(di)平(ping)麵(mian)的(de)回(hui)流(liu)方(fang)式(shi)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)差(cha)別(bie)。若(ruo)距(ju)離(li)較(jiao)遠(yuan),它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)耦(ou)合(he)較(jiao)差(cha),造(zao)成(cheng)阻(zu)抗(kang)偏(pian)大(da),則(ze)該(gai)阻(zu)抗(kang)對(dui)信(xin)號(hao)的(de)回(hui)流(liu)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)影(ying)響(xiang)。這(zhe)也(ye)是(shi)電(dian)源(yuan)和(he)地(di)需(xu)緊(jin)耦(ou)合(he)的(de)原(yuan)因(yin)之(zhi)一(yi)。
<c>之前我們的高速先生闡釋過平麵緊耦合的原因是因為減小Lbelow,讓電容能更好的發揮全局特性。更詳細的介紹可以參考高速先生前期的文檔。
那如果電源地根本沒有在一起,而是交替的呢?
如ru果guo我wo們men采cai用yong交jiao替ti的de電dian源yuan和he地di平ping麵mian隔ge離li布bu線xian層ceng,那na麼me返fan回hui的de電dian流liu總zong是shi流liu過guo最zui近jin的de平ping麵mian,並bing且qie會hui穿chuan過guo很hen多duo旁pang路lu電dian容rong,因yin為wei他ta們men連lian接jie在zai電dian源yuan和he地di平ping麵mian之zhi間jian。這zhe種zhong設she計ji不bu好hao,因yin為wei任ren何he電dian流liu流liu過guo旁pang路lu電dian容rong器qi時shi都dou會hui在zai它ta兩liang端duan產chan生sheng電dian壓ya。這zhe些xie電dian壓ya會hui在zai電dian源yuan和he地di平ping麵mian產chan生sheng非fei常chang顯xian著zhu的de輻fu射she,增zeng加jia了le輻fu射she噪zao聲sheng問wen題ti。
<d>當然存在的一些特例不要忽略,比如說某些高速走線,如某些DDR SDRAM顆粒的控製,地址信號,會有以2.5V電源而不是地平麵作為參考。這裏設計先生就不講了。
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