解析开关电源的EMI和散热

开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。民熔开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换，这两个模式都有低耗散的特点，切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，所以民熔开关电源比较节省能源，产生废热较少。民熔开关电源的高转换效率是其一大优点，而民熔开关电源工作频率高，也可以使用小尺寸、轻重量的变压器，民熔开关电源重量也会比较轻。民熔开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。

开关电源的布局影响着其整体的性能，EMI与散热又是其重要的两块内容。下面就来分享相关的例子。不少开关电源的EMI与散热做的都是很好的，下方的开关电源就是其中突出的代表。
一、EMI要求
1、一次回路与二次回路分开布置。
2、交流电路、功率因数校正电路、PWM电路、整流电路、滤波电路，四个回路的面积越小越好：
（1）每个电路中的功率元件尽可能接近。（2） 电源线（两条交叉线之间，主线和地线之间）相互靠近。
3、控制IC应尽可能靠近受控MOS晶体管。
4、控制IC周围的元器件应尽量靠近IC，尤其是与IC直接相连的元器件，如RT、CT电阻、电容等，校正网络电阻电容应布置在IC对应的引脚附近。从RT、CT到引脚的线路应尽可能短。
5、PFC和PWM电路应在单点接地。IC外围元件的接地应先接至IC地，再接至MOS的S极，再由S极引至PFC电容器的负极。
6、反馈线应尽可能远离干扰源的引线（如PFC电感器、PFC二极管引线、MOS晶体管），且不应与它们平行。
7、数字地与仿真地应分开，地线间距应满足一定要求。
8、偏置绕组的回流线应直接连接到PFC电容器的负极。
9、功率线应短而宽，以减少损耗，提高响应频率，减小接收干扰的频谱范围。
10、在X电容、PFC电容引脚附近，铜条要收窄，以便充分利用电容滤波。
11、输出滤波电容必要时可用两个小电容并联以减少ESR。
12、pfcmos和D，pwmmos散热片必须接一次地，以减少共模干扰。
13、交流电路应远离PFC和PWM电路，以减少后者的干扰。
14、双层PCB的上层应尽量采用宽线，地线应尽量布置在上层。
15、多层PCB应用一层作为地线、一层作为电源线，以充分利用层间电容去耦，减小干扰。
16、变压器二次侧的散热片和外屏蔽应与二次地连接。
17、变压器的一次接地和二次侧接地之间或直流正极与二次侧接地之间应连接电容器，为共模干扰提供放电捷径。
18、变压器的内屏蔽层应与一次侧的直流正极相连，以抑制二次侧的共模干扰。
二、散热要求
1、PCB的总体布局应充分考虑PCB的安装姿态和位置。在自然散热的情况下，PCB板垂直放置时，发热量大的电感和变压器应尽量放在顶部，以避免加热其他热敏元件；如果PCB板水平放置，则热敏元件，如小卡、MOS管等，应远离电感器和变压器。
2、散热片的选择应考虑热流方向，有利于空气对流；自然散热时， 齿应向上；在强迫通风时，齿要顺着风向。
3、变压器、电感器、整流器和其他高热部件应放置在出气口或边缘，以便将热量直接带到机壳外部。
4、散热片齿的方向最好顺风，以利于对流。
5、如有必要，PCB应在组件下方或附近穿孔，以便于散热。
6、热敏元件如电解电容器、集成电路等应远离热源。
7、变压器、PFC电感器、滤波电感器等温度较高的部件，不能靠得太近，以免烫伤。使温度敏感部件远离这些部件。
上面就是今天分享的，关于开关电源布局的EMI与散热要求解析。