LED驱动电源的布局与布线注意事项
2016-11-11 11:03:13

1.LED驱动电源的接地
(1)在电子设备中,接地时控制干扰的有效方法。将接地与屏蔽结合起来使用往往能事半功倍,能解决大部分干扰问题。电源系统中的地线大致可分为一次侧地、二次侧地、模拟地(亦称信号地)、功率地、屏蔽地(接机壳)和系统地。
(2)应正确选择单点接地或多点接地。模拟地允许采用多点接地法,功率地应采用单点接地法(亦称开尔文接法)。

(3)若地线很细,则接地电位会随电流而变化,使信号不稳定,抗噪声性能变差。因此应将接地线尽量加粗,可按通过3倍工作电流的余量来选择线宽,一般情况下功率地线的宽度应大于3mm。


2.减小噪声干扰的方法
(1)产生噪声干扰主要有三个途径:一是开关噪声,由于地回路存在分布电阻和分布电感,当功率电路的接地返回电流通过控制器(IC)的地回路时,在地线上产生开关噪声;二是地回路本身的噪声不仅会降低稳压(或稳流)输出精度,还容易干扰同一印制板上其他敏感电路;三是在电源或电池正端出现的开关噪声能耦合到用同一电源供电的其他元器件(包括控制器芯片),使基准电压发生波动。若发现输入旁路电容器两端电压不稳定,可在控制器的电源引脚前面增加一级RC型滤波器,这有助于稳定其供电电压。此外,交流电流通过的回路面积较大,所产生的磁场越强,形成干扰的可能性也大大增加。将输入端旁路电容器靠近功率电路能减小输入电流回路所包围的面积,可避免产生干扰。
(2)升压式变换器的典型电路结构如下图1。图中A点事由储能电感器(L)、输出整流管(VD)和功率开关管(MOSFET)形成的节点。当MOSFET导通时,A点的电位UA接近于地电位;当MOSFET关断时,UA上升到比UO高出一个二极管正向压降的电位。印制板版的布线应使该节点的布灯电容为最小。由于分布电容两端的压降不能发生突变,因此它能影响该节点电压的瞬态特性。该节点应采用短而宽的引线,以减小分布电容,降低电磁干扰。
输出端取样电阻分压器(R1、R2)的中点、控制器反馈端(FB)的内部比较器输入端均为高阻抗,连接二者的引线很容易引入耦合噪声。输出端的两个取样电阻应靠近反馈端,务必使取样电阻分压器的中点到控制器的FB端引线为最短。控制器内部的基准电压端UREF必须经过紧靠它安装的旁路电容器CREF接地,以免基准电压的噪声直接影响输出电压。

(3)由于电感电流不能发生突变,当电感电流快速变化时,电感电压(UL)会产生幅度很高的尖峰电压和振铃,不仅会形成电磁干扰。而且容易损坏电路中的元器件。必要时应增设RC吸收回路或钳位电路。



3.旁路电容器的选择及接法
(1)如果发现某个节点对噪声特别敏感,利用旁路电容器可降低该节点对串模干扰的灵敏度。通常在节点与地之间、或节点与输入高压线之间加一只小容量电容器,即可起到旁路作用。选择旁路电容器时,要确保它在可能引起问题的频率范围内有足够低的阻抗。其等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)会增加其高频阻抗,因此具有低ESR和ESL的陶瓷电容器特别适合做高频旁路电容。
(2)旁路电容器的安装位置也很重要。为抑制高频干扰,在给需要旁路的信号线进行布线时,可直接并联旁路电容器。表贴式旁路电容器的两种布线方式分别如下图2a、b所示,a为错误布线,因为与旁路电容器相串联的那两段导线会增加旁路电容器的ESR和ESL,进而使高频阻抗增大,高频旁路效果变差。B为正确布线,此时导线的分布参数能帮助旁路电容器更好地滤除高频干扰。
(3)无论采用电池还是用电源给LED驱动器供电,电源阻抗都不可能为零。这意味着当控制器从电源吸取快速变化的电流时,电源电压将发生拜年话。为减小这种瞬态变化,可在输入端安装输入旁路电容器,有时将陶瓷电容器与电解电容器并联使用,目的就是限制大电流输入到功率电路中,避免对低噪声电路形成干扰。

(4)某些节点不允许采用旁路措施,因为这将改变其频率特性,例如用于反馈的电阻分压器就不允许接旁路电容器,否则会造成相位失真,破坏反馈环路的稳定性。



4.散热问题
(1)从有利于散热的角度看,印制板最好沿垂直方向安装,板与板之间的距离一般小于2cm。大功率器件尽量布置在印制板上方,以减少这些发热器件对其他元器件温度的影响。
(2)对温度较敏感的器件最好安置在低温区(如靠近印制板底部),不要安装在发热器件的正上方,印制板的散热主要靠空气流动,设计时应按照空气流动的途径来合理布局。
(3)散热器表面应光洁、平直,无翅曲或锈蚀,并紧固在器件上。器件尽量安装在散热板的中心处。若要求二者绝缘,需加云母衬垫和绝缘套筒。亦可选聚脂薄膜作绝缘衬垫。
(4)在大功率器件与散热器的接触面上应涂一层导热硅脂,使二者紧密贴合,将接触面的热阻降至最低,这不仅能改善散热条件,而且还能减小散热器的尺寸。
(5)散热器应尽量远离高频变压器、功率开关管、输出整流管等热源。

(6)采用成品散热器时可根据计算出的散热器最大允许热阻RθSA,选购合适的散热器。




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