开关电源地如何布局走线

　　“地”的概念
　　Ⅰ、定义
　　作为电路或系统基准的等电位点或平面
　　Ⅱ、符号
　　
　　Ⅲ、作用
　　不同种类的接地作用各异
　　Ⅳ、关于“ 地”的思考
　　●理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体
　　●实际的布线中，地线在 PCB 上，本身会有阻抗 成分，又有分布电容、电感构成的电抗成分；根据欧姆定律，有电流通过就会产生压降
　　●地线跟源（电源、信号源）构成回路，此回路的 电场会感应出外部电磁场的 RF 电流，即常说 的“噪声”，从而引起 EMI 问题
　　开关电源中地的分类
　　●交流地
　　●直流地
　　●模拟地
　　●数字地
　　●热地
　　●冷地
　　●功率地
　　●信号地
　　●安全地
　　●屏蔽地
　　●系统地
　　●浮地
　　Ⅰ、交流地：
　　交流电的零线，这种地通常是产生噪声的 地，应与大地区别开
　　Ⅱ、直流地
　　直流电路“地”，零电位参考点
　　Ⅲ、模拟地：
　　是各种模拟量信号的零电位
　　Ⅳ、数字地：
　　也叫逻辑地，是数字电路各种开关量（数字量）信号的零电位
　　Ⅴ、热地：
　　指变压器初级地，跟电网不隔离 ，带电
　　Ⅵ、冷地：
　　指变压器次级地，跟电网隔离 ，不带电
　　Ⅶ、功率地：
　　大电流网络器件、功率电子与磁性器件的零电位参考点
　　Ⅷ、信号地：
　　一般指传感变化信号的地线
　　Ⅸ、安全地：
　　提供大地接地点的回路，可防止触电危险
　　Ⅹ、屏蔽地 ：
　　为互联的电缆与主要机架提供 0V 参考或电磁屏蔽，防止静电感应和磁场感应
　　Ⅺ、系统地：
　　整个系统模拟、数字信号公共参考点
　　Ⅻ、浮地：
　　将电路中某条支路作为 0V 参考而不接地
　　接地的方式
　　●单点接地
　　●多点接地
　　●混合接地
　　●接地选取的原则
　　Ⅰ、单点接地
　　●指所有电路的地线接到公共地线的同一点， 以减少地回路之间的相互干扰。
　　●可以防止不同子系统中的电流与 RF 电流，经 过同样的返回路径，从而避免造成相互之间 的共模噪声耦合。
　　●根据不同系统的特点，可以选择串联单点接 地与并联单点接地。
　　A、单点串联接地：指所有的器件的地都连接到地总线上，然后通过总线连接到地汇接点
　　
　　●存在着相互的共阻抗干扰：
　　
　　●优点：
　　分布传输的阻抗极小
　　布线简单，美观
　　●缺点：
　　不适合于高频电路（f≥1MHz）
　　不适合于多个功率回路电路
　　各子系统之间存在着共阻抗干扰
　　由于对地分布电容的影响，会产生并联 谐振现象，大大增加地线的阻抗
　　B、单点并联接地 ：指所有的器件的地直接接到地汇接点，不共用地总线
　　
　　●优点：
　　可以防止系统内各模块之间的共阻抗干扰
　　●缺点：
　　不适合于高频电路（f≥1MHz）
　　会受到并联谐振的影响
　　由于各自的地线较长，地回路阻抗不同， 会加剧地噪声的影响，引起 RF 问题
　　Ⅱ、多点接地
　　指系统内各部分电路就近接地
　　
　　●优点：
　　多根导线并联能够降低接地导体的总电感
　　能够提供较低的接地阻抗
　　●缺点 ：
　　每根接地线的长度小于信号波长的 1/20
　　多点接地可能会导致设备内部形成许多接地 环路，从而降低设备对外界电磁场的抵御能力
　　不同的模块、设备之间组网时，地线回路容 易导致EMI 问题
　　Ⅲ、混合接地
　　●结合了单点接地和多点接地的综合应用，一 般是在单点接地的基础上再通过一些电感或 电容多点接地，它是利用电感、电容器件在 不同频率下有不同阻抗的特性，使地线系统 在不同的频率下具有不同的接地结构，主要 适用于工作在混合频率下的电路系统。
　　●要注意分清楚模拟电路的地与数字电路的 地，以及他们的最佳公共连接点
　　Ⅳ、接地的一般选取原则
　　●以最高频率（对应波长为λ）为考虑对象， 当传输线的长度 L》λ，则视为高频电路，反 之，则视为低频电路。
　　（1）低频电路（《1MHz），建议采用单点接地；
　　（2）高频电路（》10MHz），建议采用多点接地；
　　（3）高、低频混合电路，采用混合接地。
　　开关电源实际布线过程中关于“地”的考虑
　　总则：
　　●根据实际应用，先分清楚地线的种类， 然后选择不同的接地方式
　　●不论何种接地方式，都须遵守“低阻 抗，低噪声”的原则
　　基本电路拓扑环路：
　　
　　
　　
　　功率地线：
　　功率地线由于有大电流流过，如果处理不 当就会产生很大的干扰，不能带重载，甚至 不能正常工作 。
　　失败案例：
　　BUCK 线路，由 于使用大面积 的铺地，导致 干扰太大，不 能带重载。
　　
　　成功案例：
　　1.2KW BOOST 线路
　　
　　Layout 需要注意的问题：
　　●不同的功率地线需要单独走线
　　●尽量不要平行走线
　　●尽量减少环路面积
　　●必须遵循“短，粗，直”的原则；因功率 地线的 di/dt 较大，太长的线天线效应明 显；太细的线会产生较大的压降；弯曲 太多或 90 度的线会产生反射效应
　　
　　驱动地线
　　
　　驱动源的地线要尽量靠近被驱动器件，以便 构成最小环路，减少振荡与 EMI问题。
　　Y 电容的接地点：
　　
　　●关于“源” 的概念
　　●“ 静地”是源的低端
　　●Y 电容的连接点，讲究一个“静”，很显然上图 Y 电容最佳连接点事 C1 的负端，以及变压器 T1 的次级 7 脚。
　　散热器接地：
　　
　　
　　散热器处于地电位，有源器件处于射频电位，故 散热器工作时可以等效于一个大的共模去耦电 容，将 RF 电流接入地。
　　局部接地面的应用
　　
　　局部接地面可以捕获器件跟振荡器内部产生的 RF 磁通量，在高频电路中最常见。
　　
　　总结
　　●要弄清楚“地”的概念与分类
　　●根据地的种类选用不同的接地方式
　　●实际布线要结合安规、EMC 的要求
　　●关键是要理解“地”在电源中的作用，布线时需要权衡利弊得失