Onsemi -AC-DC控制器PCB布局要點,一文掌握
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2024-07-24 14:58:03 | 365 次閱讀
該電路結合了構建一個堅固緊湊的 PFC級所需的所有必要功能,同時最大限度地減少外部器件的數量。準諧振電流模式反激級具有專有的谷值鎖定電路,確保穩(wěn)定的谷值開關。該系統(tǒng)工作到第四個谷值并切換到一個頻率折返模式,最小頻率箝位超出第4階谷以消除可聽噪聲。跳周期模式操作允許在輕負載條件下具有出色的效率,同時待機功耗非常低。
電流路徑和接地點對噪聲的影響
在任何電源轉換器中,PCB布局和布線需要考慮盡量減少噪聲的產生和確保穩(wěn)定運轉。作為組合IC,NCP1937控制兩個可變開關頻率轉換器而且彼此獨立運行。事實上,PFC部分柵極驅動器和QR部分柵極驅動器可以在任意點開啟和關閉。因此有必要特別關注當前的電流路徑和接地點,以避免噪聲在兩個轉換器之間的相互作用。
在為NCP1937布置PCB之前,建議區(qū)別并注釋各種接地點(如圖1所示)。下面的表 1說明了不同電流路徑的接地點,并表示為PGNDx。同時,為了區(qū)別模擬或信號接地點,將其表示為AGNDx。星形接地在業(yè)界眾所周知,是很好的實踐布局方式。圖2是NCP1937的應用線路在初級側星形接地配置的范例。
以下是針對初級側電流路徑的PCB布局以及接地點的說明:
分別提供單獨的路徑給PFC和反激式轉換器的開關電流。 從圖1可知,PGND3 到PGND4 的電流路徑(PFC電流路徑)和 PGND4 到 PGND5 的電流路徑(反激式轉換器電流路徑)是完全隔開,有各自的電流回路。 這將避免開關電流和柵極來自兩個轉換器的驅動電流重疊。
PGND6 和 PGND4 之間的路徑可以改善的浪涌(surge)的耐受度。 建議使用單獨的走線以及足夠的線寬,將PGND6接回PGND4。
建議PGND4 和PGND5 之間的接線盡可能越短越好。
PGND4 將是整個模擬信號地的星形連接中心點。 連接PGND4 和 AGND 1 之間應盡可能短且盡可能寬。
PGND1、PGND2、PGND3 之間可以是連續(xù)路徑,即不需要隔離這些路徑。
針對初級側模擬信號的PCB布局以及接地點的說明:
AGND1 是 模擬信號接地端的星形中心點。AGND2和AGND3應在該點相交。
AGND3 來自 PFC 扼流圈輔助繞組,應單獨連接至AGND1。
AGND2 應單獨連接至AGND1。
圖1:NCP1937的應用電路以及各種接地點的區(qū)別
表1:說明圖1中的各個接地點
圖2:NCP1937使用星形接地范例用例:90W電源適配器應用電路的PCB布局
圖3為安森美(onsemi)90W 電源適配器的展示板。接下來透過應用線路(圖4)來進一步說明實踐的PCB布局方式。
PFC 電流感測電阻盡可能靠近Bulk cap 的接地端。
建議PCS/PZCD和QCS loop 可優(yōu)先布線,路徑盡可能愈短愈好。 任何高頻驅動信號及高dv/dt信號, 禁止穿越或靠近PCS/PZCD和 QCS信號回傳路徑
PFC 功率電流必須單獨回到Bulk cap GND. (紅色power grounding)
Flyback 功率電流必須單獨回到 Bulk cap GND,不可以經過PFC 功率電流路徑才回到Bulk cap GND
PFC 扼流圈輔助繞組的接地端, 必須直接連接到VCC SMT 電容的接地端
VCC SMT 電容以及PCS/PZCD 濾波電容 必須靠近IC 的GND
所有小信號grounding 必須都先連接到VCC SMT 電容。也就是VCC SMT 電容的接地端會呈現星形分散連接到所有的小信號grounding (藍色grounding )
QR Aux winding GND 必須先連接到VCC的 電解電容,再從電解電容分成兩路各連接到VCC SMT 電容GND 及Bulk cap GND (綠色接地)
PCS/PZCD 的RC濾波必須靠近IC pin 腳(藍圈1)
QCS 的RC濾波必須靠近IC pin 腳(藍圈2)
QZCD high low line 補償電阻靠近IC pin 腳
HV/X2 and HV/BO pin 可以預留落地高壓濾波電容 (~ 470pF) 一、二次側的Y cap 應單獨回路連接到Bulk cap GND 及 output cap GND。不可先匯入power loop 或是小信號grounding loop

圖3:安森美90W電源適配器的展示板
圖4:應用線路以及接地的布局方式通過PCB布局優(yōu)化ESD,避免誤觸發(fā)保護機制
另一方面為了通過ESD測試,會透過PCB布局的方式優(yōu)化ESD能量的路徑,避免誤觸發(fā)IC的保護機制。圖5是優(yōu)化前的接地方式,ESD能量會通過Y cap 到一次側會經過獨立Trace回到Bulk cap GND,但是另一個路徑則會經過變壓器繞組耦合到一次側時,AUX繞組grounding若先連接到Current Senes 的power Trace 時,就會在CS信號受到ESD injection 能量產生distortion造成誤觸發(fā)OCP保護機制。
然而ESD表現較好的布局,如圖6,可以看到不僅Y cap 到一次側會經過獨立Trace回到Bulk cap GND,而另一個路徑則會經過變壓器繞組耦合到一次側時,AUX繞組grounding則會先連接到Bulk cap GND,不會讓CS信號受到ESD injection 能量產生distortion而造成誤觸發(fā)OCP保護機制。
簡言之,針對Combo IC控制器來操作兩個電源轉換器,PCB布局是電源轉換器可發(fā)揮高效能以及穩(wěn)定操作的關鍵因素。遵循上述的接地建議,將有效減少一個轉換器的噪聲耦合其他轉換器的敏感控制訊號。

圖5:優(yōu)化前,輔助電源繞組的GND連接到PFC電流感測電阻的負端

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