开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),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。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源,而输出多半是需要直流电源的设备,例如个人电脑,而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
特点:
1)体积小、重量轻:由于没有工频变压器,所以体积和重量只有线性电源的20~30%;
2)功耗小、效率高:功率晶体管工作在开关状态,所以晶体管上的功耗小,转化效率高,一般为60~70%,而线性电电源只有30~40%。
下面是一种常见开关电源分布:
布局布线原则:
1)布局尽量紧凑,布线尽量短粗;
2)考虑大电流的通道和载流能力;
3)分清交流通路,减少噪声;
4)大电流输入输出共地采样和调制输出远离电感和噪声区域;
5)开关电源摆放位置应远离时钟、接口等敏感信号;
6)确定原理框图中各个部分的核心器件,输入整流、输入滤波、开关管、控制电路、输出滤波;
7)开关管:布局紧凑,输入输出的地能够直接相连,且环路面积小;
8)输入滤波:紧靠开关管,确保能做到大电流先滤波再进开关管;
9)输出滤波:紧靠开关管,确保大电流先滤波再进入单板平面;
10)控制电路的采样电路:采样电阻放在输出滤波与比较电路的中间,布局时保证采样电路尽量靠近芯片管脚,靠近比较电路;
11)控制电路的比较电路:靠近控制芯片摆放;
12)输入输出滤波:注意到电源平面的过孔个数和位置,在滤波电容之后;
13)控制电路的采样:模拟信号,采样点在输出滤波之后,如果有电流采样和电压采样,布成差分的紧耦合形式,采样线尽量短,减少受干扰的空间;
14)控制电路的调制输出:模拟信号,不要在开关管下走长线,远离大电流的电源和地的区域;
15)输入输出的地用大铜皮连接到一起;
16)控制电路地处理:模拟地与大电流地分开,远端单点接地。
下面是一个实例参考: