如何為開關電源電路選擇合適的元器件和參數？

　　很多未使用過開關(guan) 電源設計的工程師會(hui) 對它產(chan) 生一定的畏懼心理，比如擔心開關(guan) 電源的幹擾問題，PCB layout問題，元器件的參數和類型選擇問題等。其實隻要了解了，使用開關(guan) 電源設計還是非常方便的。

　　一個(ge) 開關(guan) 電源一般包含有開關(guan) 電源控製器和輸出兩(liang) 部分，有些控製器會(hui) 將MOSFET集成到芯片中去，這樣使用就更簡單了，也簡化了PCB設計，但是設計的靈活性就減少了一些。

　　開關(guan) 控製器基本上就是一個(ge) 閉環的反饋控製係統，所以一般都會(hui) 有一個(ge) 反饋輸出電壓的采樣電路以及反饋環的控製電路。因此這部分的設計在於(yu) 保證精確的采樣電路，還有來控製反饋深度，因為(wei) 如果反饋環響應過慢的話，對瞬態響應能力是會(hui) 有很大影響。

　　輸出部分設計包含了輸出電容，輸出電感以及MOSFET等等，這些器件的選擇基本上就是要滿足性能和成本的平衡，比如高的開關(guan) 頻率就可以使用小的電感值（意味著小的封裝和便宜的成本），但是高的開關(guan) 頻率會(hui) 增加幹擾和對MOSFET的開關(guan) 損耗，從(cong) 而效率降低。低的開關(guan) 頻率帶來的結果則是相反的。

　　對於(yu) 輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數選擇也是非常關(guan) 鍵的，小的ESR可以減小輸出紋波，但是電容成本會(hui) 增加，好的電容會(hui) 貴嘛。開關(guan) 電源控製器驅動能力也要注意，過多的MOSFET是不能被良好驅動的。

　　一般來說，開關(guan) 電源控製器的供應商會(hui) 提供具體(ti) 的計算公式和使用方案供工程師借鑒的。

　　如何調試開關電源電路？

　　有一些經驗可以共享給大家：（1）電源電路的輸出通過低阻值大功率電阻接到板內(nei) ，這樣在不焊電阻的情況下可以先做到電源電路的先調試，避開後麵電路的影響。（2）一般來說開關(guan) 控製器是閉環係統，如果輸出惡化的情況超過了閉環可以控製的範圍，開關(guan) 電源就會(hui) 工作不正常，所以這種情況就需要認真檢查反饋和采樣電路。特別是如果采用了大ESR值的輸出電容，會(hui) 產(chan) 生很多的電源紋波，這也會(hui) 影響開關(guan) 電源的工作的。

　　為什麽要接地？

　　接地技術的引入最初是為(wei) 了防止電力或電子等設備遭雷擊而采取的保護性措施，目的是把雷電產(chan) 生的雷擊電流通過避雷針引入到大地，從(cong) 而起到保護建築物的作用。同時，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引起的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和設備外殼碰觸時，設備的外殼就會(hui) 有危險電壓產(chan) 生，由此生成的故障電流就會(hui) 流經PE線到大地，從(cong) 而起到保護作用。隨著電子通信和其它數字領域的發展，在接地係統中隻考慮防雷和安全已遠遠不能滿足要求了。比如在通信係統中，大量設備之間信號的互連要求各設備都要有一個(ge) 基準‘地’作為(wei) 信號的參考地。而且隨著電子設備的複雜化，信號頻率越來越高，因此，在接地設計中，信號之間的互擾等電磁兼容問題必須給予特別關(guan) 注，否則，接地不當就會(hui) 嚴(yan) 重影響係統運行的可靠性和穩定性。最近，高速信號的信號回流技術中也引入了“地”的概念。

　　接地的定義

　　在現代接地概念中、對於(yu) 線路工程師來說，該術語的含義(yi) 通常是“線路電壓的參考點”;對於(yu) 係統設計師來說，它常常是機櫃或機架;對電氣工程師來說，它是綠色安全地線或接到大地的意思。一個(ge) 比較通用的定義(yi) 是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是“低阻抗”和“通路”。

　　常見的接地符號

　　PE、PGND、FG-保護地或機殼;BGND或DC-RETURN-直流-48V（+24V）電源（電池）回流;GND-工作地;DGND-數字地;AGND-模擬地;LGND-防雷保護地。

　　合適的接地方式

　　接地有多種方式，有單點接地，多點接地以及混合類型的接地。而單點接地又分為(wei) 串聯單點接地和並聯單點接地。一般來說，單點接地用於(yu) 簡單電路，不同功能模塊之間接地區分，以及低頻（f10MHz）電路時就要采用多點接地了或者多層板（完整的地平麵層）。

　　信號回流和跨分割的介紹

　　對於(yu) 一個(ge) 電子信號來說，它需要尋找一條最低阻抗的電流回流到地的途徑，所以如何處理這個(ge) 信號回流就變得非常的關(guan) 鍵。

　　第一，根據公式可以知道，輻射強度是和回路麵積成正比的，就是說回流需要走的路徑越長，形成的環越大，它對外輻射的幹擾也越大，所以，PCB布板的時候要盡可能減小電源回路和信號回路麵積。

　　第二，對於(yu) 一個(ge) 高速信號來說，提供有好的信號回流可以保證它的信號質量，這是因為(wei) PCB上傳(chuan) 輸線的特性阻抗一般是以地層（或電源層）為(wei) 參考來計算的，如果高速線附近有連續的地平麵，這樣這條線的阻抗就能保持連續，如果有段線附近沒有了地參考，這樣阻抗就會(hui) 發生變化，不連續的阻抗從(cong) 而會(hui) 影響到信號的完整性。所以，布線的時候要把高速線分配到靠近地平麵的層，或者高速線旁邊並行走一兩(liang) 條地線，起到屏蔽和就近提供回流的功能。

　　第三，為(wei) 什麽(me) 說布線的時候盡量不要跨電源分割，這也是因為(wei) 信號跨越了不同電源層後，它的回流途徑就會(hui) 很長了，容易受到幹擾。當然，不是嚴(yan) 格要求不能跨越電源分割，對於(yu) 低速的信號是可以的，因為(wei) 產(chan) 生的幹擾相比信號可以不予關(guan) 心。對於(yu) 高速信號就要認真檢查，盡量不要跨越，可以通過調整電源部分的走線。（這是針對多層板多個(ge) 電源供應情況說的）

　　為什麽要將模擬地和數字地分開，如何分開？

　　模擬信號和數字信號都要回流到地，因為(wei) 數字信號變化速度快，從(cong) 而在數字地上引起的噪聲就會(hui) 很大，而模擬信號是需要一個(ge) 幹淨的地參考工作的。如果模擬地和數字地混在一起，噪聲就會(hui) 影響到模擬信號。

　　一般來說，模擬地和數字地要分開處理，然後通過細的走線連在一起，或者單點接在一起。總的思想是盡量阻隔數字地上的噪聲竄到模擬地上。當然這也不是非常嚴(yan) 格的要求模擬地和數字地必須分開，如果模擬部分附近的數字地還是很幹淨的話可以合在一起。

　　單板上的信號如何接地？

　　對於(yu) 一般器件來說，就近接地是最好的，采用了擁有完整地平麵的多層板設計後，對於(yu) 一般信號的接地就非常容易了，基本原則是保證走線的連續性，減少過孔數量;靠近地平麵或者電源平麵，等等。

　　單板的接口器件如何接地？

　　有些單板會(hui) 有對外的輸入輸出接口，比如串口連接器，網口RJ45連接器等等，如果對它們(men) 的接地設計得不好也會(hui) 影響到正常工作，例如網口互連有誤碼，丟(diu) 包等，並且會(hui) 成為(wei) 對外的電磁幹擾源，把板內(nei) 的噪聲向外發送。一般來說會(hui) 單獨分割出一塊獨立的接口地，與(yu) 信號地的連接采用細的走線連接，可以串上0歐姆或者小阻值的電阻。細的走線可以用來阻隔信號地上噪音過到接口地上來。同樣的，對接口地和接口電源的濾波也要認真考慮。

　　帶屏蔽層的電纜線，屏蔽層如何接地？

　　屏蔽電纜的屏蔽層都要接到單板的接口地上而不是信號地上，這是因為(wei) 信號地上有各種的噪聲，如果屏蔽層接到了信號地上，噪聲電壓會(hui) 驅動共模電流沿屏蔽層向外幹擾，所以設計不好的電纜線一般都是電磁幹擾的最大噪聲輸出源。當然前提是接口地也要非常的幹淨。