助力通关硬件开发基础面专刊<7/30>--第二章 电源---电源PCB设计注意事项及去耦电容
2.3电源PCB设计注意事项及电源完整性
2.3.1开关电源PCB走线设计要点
【考点映射】》》》开关电源的PCB走线有哪些需要特别注意的?
【出现频度】⭐⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】
如下图，深色的箭头为导通阶段、浅色的箭头为关断阶段。浅阴影回路是关键，无阴影回路不是。
设计要点：
在开关切换过程中，只有一个箭头的PCB走线有非常高di/dt，走线要粗且短！
- 在三种拓扑中，由于电感存在两类箭头，走线不是很重要。
- 在三种拓扑中，开关管和二极管走线都很重要，在降压和升降压电路中，输入电容的走线比较重要。在升压和升降压电路中，输出电容走线比较重要。
- 电感电流在有效值上下波动，输出端也会存在同频率的纹波电流，纹波电压大小就与这个电流、输出电容走线、输出电容的ESR有关系。
2.3.2电源噪声的来源
【考点映射】》》》电源的噪声的来源有哪些?
【出现频度】⭐⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】
- 电源芯片输出电压并不是稳定的，存在一定纹波。
- 负载快速变化，电源无法实时响应，导致输出电压有所波动。
- 电源走线和地走线存在阻抗，会产生压降，并随电流变化而变化。
- 信号通过通孔经过电源平面和地平面也会引起电源噪声。
2.3.3去耦电容的解释
【考点映射】》》》去耦电容的作用？
》》》请从储能的角度分析下去耦电容？
》》》请从阻抗的角度分析下去耦电容？
【出现频度】⭐⭐⭐⭐
【难度】★★★
【参考答案】
我们平时设计的电路，可以看到芯片存在很多去耦电容连接电源和地，如图所示，用来保持电源电压的稳定，下面主要从两个角度对去耦电容进行解释。
1.储能角度
稳态时，当负载电流保持不变时，输出电压也保持稳定，电容两端电压也稳定，存在压差，存储了电荷，电容电流为0，负载的电流由电源提供。
动态时，当负载电流发生变化时，电源无法及时响应负载电流变化，输出电压会发生波动，电容两端电压也发生变化，
由电容公式
，此时电容也向负载提供电流，以保持输出电压的稳定。
2.阻抗角度
根据
式子，如果我们要求输出电压稳定，那么相当于要求负载阻抗Z要足够小。
去耦电容与负载为并联关系，同时由于去耦电容在交流状态下呈现低阻，因此去耦电容和负载并联后的阻抗很低，相当于降低了阻抗Z，
所以增加去耦电容，可以保持输出电压的稳定。
举个例子：
在阻抗角度下分析，去耦电容滤除高频噪声的一个原理就在于其在高频下阻抗小，降低该频段的阻抗，使输出电压稳定，进而达到滤除高频噪声的效果。
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