广州市爱浦电子科技有限公司

 我们电子产品往往60%以上-可靠性方面的问题都出现在电子线路板的PCB设计上；工作及性能良好的PCB需要相关的理论及实践经验；我在产品的设计实践中经常碰到各种各样的问题；比如电子线路板不能通过系统EMS的测试标准，测试关键器件IC的功能引脚时出现高频噪声的问题，电路功能IC引脚检测到干扰噪声进行异常保护等等。通过不断的理论与实践结合；用实战检验我们的理论和实践的差异点！优良的设计跟长期的经验总结是密不可分的！

       我分享一下开关电源与IC控制器PCB设计思路给电子设计爱好者参考。

一、开关电源通过以下的原理示意图分享设计总体原则

       图示为我们常用的两种开关电源的拓扑结构。

       A.开关电源拓扑主电流回流路径面积小化；驱动脉冲电流回路小化。

       B.对于隔离开关电源拓扑结构，电流回路被变压器隔离成两个或多个回路（原边和副边），电流回路要分开小回流面积布局布线设计。

       C.如果电流回路有多个接地点，那么接地点要与中心接地点重合。

       D.实际设计时，我们会受到条件的限制；如果2个回路的电容可能不好近距离的共地！

       设计的关键点：
       我们就要采用电气并联的方式就近增加一个高频电容达成共地（如图红色虚线）！

二、开关电源-IC控制器与主回路系统的PCB设计思路
       如下图为开关电源的辅助电源给IC控制器供电，IC控制器控制LED的负载并进行调光及其它功能的控制应用。其控制器的供电及驱动回路的设计会影响系统的功能及可靠性。

       通过图示IC控制器-PCB布局布线的设计思路如下：

       A1.IC周边器件的地走线优先布局布线后连接到IC-gnd;

       A2.IC-gnd再连接到滤波电容C1（高频电容-低容值）的接地端，此地可能与电源的拓扑结构的GND拉开距离；即与图示中并联的电解电容En;

       A3.IC-控制中心的gnd要单点接地！IC-gnd单独连接到C1电容的地端。

       关键环路
       B.主电源回路路径的小化设计原则
       C.拓扑电流回路路径小化设计原则
       D.脉冲驱动回路路径小化设计原则

       注意条件：电源的主回路与拓扑回路的电容可能不共地，我们可以采用电气并联的方式就近增加一个高频电容达成共地！

三、BOOST的LED驱动架构的PCB布局布线进行实战分析
       设计基本思路如上所述，用下图进行细节分析：

       B1.IC周边器件的地走线优先布局布线后连接到IC-gnd;

       B2.IC-gnd再连接到滤波电容C1（高频电容-低容值）的接地端，此地可能与电源的拓扑结构的GND拉开距离；即与图示中并联的电解电容En;

       B3.IC-控制中心的gnd要单点接地！IC-gnd单独连接到C1电容的地端再连接出去。

       设计机理分析：
       图中的供电电源的Iv可能会较大（跟负载有关）

       注意1：在图中Iv的电流方向跟驱动电路Ig的电流方向正好相反（它是C1/En的输入电流）；在图示中如果其接地点不先连接到gnd,而是先连到GND，将会在GND-gnd连接线上形成Iv电流回路，使Ig上叠加Iv会导致驱动被干扰的情况。

       注意2：在图中的IC控制器驱动MOS器件后均会有采用反馈电路-同时有设计RC电路参数到IC引脚；参考电路如下：FB1/FB2与CS1/CS2为采样反馈电路到IC；通常由于PCB布局的原因走线较长时其引脚的高频滤波电容就变得非常重要；实战原理图&PCB如下：

       IC控制器相关的PCB设计参考如下图：我们采用高亮地走线的方法进行分析：

       按照IC控制器-PCB布局布线的设计思路进行检查

       C1.IC周边器件的地走线优先布局布线后连接到IC-GND/基本OK;

       C2.IC-GND再连接到滤波电容C1（高频电容-低容值）的接地端，此地可能与电源的拓扑结构的GND拉开距离；即与图示中并联的电解电容En/ OK;

       C3.IC-控制中心的gnd要单点接地/ OK;

       C4.用示波器用20MHZ带宽再来测量 关键信号IC-驱动DRV 及IC-采样FB1/FB2/CS1/CS2的噪声电压情况；在上图中测试时发现FB2引脚 存在小的噪声电压 而FB1基本没有噪声电压。

       C5.检查PCB中FB1 与FB2为同功能引脚在IC的同一侧其GND没有直接向连接，FB2通过长的跳线J27回到IC-GND同时IC-GND引脚紧邻的是IC-DRV引脚。

进行如下PCB优化：

       将上图中的FB2-GND走线与FB1-GND走线直接连接；同时断开J27连接线；

       再进行噪声电压测试；系统关键引脚均测试不到噪声电压波形数据，系统的PCB性能及更高的可靠性设计！

实战经验总结

       A. 可能存在多种原因，IC供电电源有多种应用功能连接。

       注意：到驱动IC电路的滤波电容C1-正端的输入输出及连接地都需要分开走线；其它电路单元的电流一般比较弱，如果连接到其它地方 则会使GND-连线上较强的驱动Ig脉冲电流叠加到自己的地线上；控制电路也会被驱动干扰到！因此IC其它各个电路的地线无论怎么绕均应分别走线到gnd单点接地！否则除了上述原因强电流回路串进自己的地线形成干扰外，还可能通过共用的地线相互干扰！

       B. IC控制的GND要避免形成环路；IC同侧引脚的相同功能引脚的GND走线要连接在一起连接到IC-GND；尽量避免布置长跳线的GND走线;IC-控制中心的gnd要单点接地。

       C.电子线路板EMS的问题与PCB的地走线，地回路，接地的位置及接地点方式有关！