大部分开关电源设计的最后一步便是印制PCB电路板的线路。如果这部分设计有误，也会导致电源的运行不稳定，产生过量的电磁搅扰（EMI）。PCB设计是开关电源研制过程中极为重要的过程和环节，关系到开关电源能否正常运行，企业生产能否顺利进行，运作是否安全等问题。开关电源越来越趋向高速、宽带、高灵敏度、高密布度和小型化，因此导致开关电源要面对PCB设计的EMC电磁兼容性问题。本文介绍了开关电源PCB的设计流程及PCB的接地设计。

印制线路板支撑着电子产品的电路元件和器材，它提供电路元件和器材之间的电气衔接，它是各种电子设备最基本的组成部分，它的性能直接关系到电子设备质量的好坏。如果这部分设计不妥，会使电源作业不稳定，产生过量的电磁搅扰（EMI）。随着功率半导体器材的发展和开关技术的飞速发展，开关电源的开关频率与功率密度变得越来越高。然而，开关电源开关频率不断提高和功率密度不断增大使开关电源内部的电磁环境日趋复杂。

一、开关电源PCB的设计流程

每个开关电源一般都包含三个交流回路：电源开关交流回路、输入整流回路、输出整流回路。这些交流回路电流中谐波成分很高，其频率远大于开关频率，峰值起伏很高。这三个回路最容易导致电磁搅扰产生，因而有必要在电源中在其它印制线布线之前先布好这些交流回路，每个回路的主要元件如：滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应相互相邻地进行放置，调整元件位置使它们之间的电流路径尽或许短。因而，最佳设计流程如下：放置变压器；设计电源开关电流回路；设计输出电流回路；设计控制电路；设计输入电流回路。

二、PCB与EMC

1.PCB尺寸

PCB尺寸过大时，印制线长，阻抗增加，抗噪声性能下降，成本也会上升；过小则散热不好，且附近线条易受搅扰。电路板的最佳形状矩形，而长宽比为3：2或4：3。

2.确认PCB的层数

依据电源、地的种类、信号线的密布程度、信号频率、特殊布线要求的信号数量、周边要素、成本价格等方面的综合因素来确认PCB板的层数。要满足EMC的严厉指标而且考虑制造成本，恰当添加地平面是PCB的EMC设计最好的方法之一。对电源层而言，一般经过内电层切割能满足多种电源的需求，但若需求多种电源供电，且相互交织，则有必要考虑选用两层或两层以上的电源平面。对信号层而言，除了考虑信号线的走线密布度外，从EMC的视点，还需求考虑关键信号（如时钟、驱动信号等）的屏蔽或阻隔，以此确认是否添加相应层数。因而，开关电源中的PCB，如果资金成本允许，在PCB设计时尽量不挑选单面板或双面板，而挑选多层板。

3.PCB上元器件的布局和走线原则。首要，对PCB板进行空间切开，下降PCB上不同类型的元器件之间彼此搅扰。空间切开的施行方法就是对元器件进行分组，能够根据电压高低、数字器件或仿照器件、高速器件或低速器件以及电流巨细等特色，对电路板上的不同单元进行功用分组，每个功用组的元器件彼此紧凑的放置在一起以便得到最短的线路长度和最佳的功用特性。高压、大功率器件与低压、小功率器件应坚持必定间距，尽量分隔布线。通用原则如下：低电平信号线不能挨近高电平信号线，包括能产生瞬变的信号；将仿照电路和数字电路分隔，避免仿照电路、数字电路和电源公共回线产生公共阻抗耦合；安排电路时要使得信号线长度尽量小；确保相邻板之间、同一板相邻层面之间、同一层面相邻布线之间不能有过长的平行信号线；在每个IC的电源和地之间都应当有去耦电容，这些去耦电容应该尽或许的挨近IC引脚，这将有助于滤除IC的开关噪声；电磁搅扰滤波器要尽或许挨近搅扰源；电源开关元件和整流器应尽或许挨近变压器放置，以使其导线长度最小；尽或许挨近整流二极管放置调压元件和滤波电容器；对噪声灵敏的布线不要与大电流，高速开关线平行，比如开关器件的驱动信号。此外，还应留意以下三点：在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时．操作它们时均会产生较大火花放电，有必要选用RC吸收电路来吸收放电电流。一般R取1-2kΩ，C取2.2-4.7μF；CMOS的输入阻抗很高，且易受搅扰，因而在运用时对不用端要经过电阻接地或接正电源；在电源或高压电路中走线之间留有满意爬电距离是安全的重要因素，一般爬电距离为500V/1mm。在高湿润环境和高电压运用下，能够采取走线间挖槽增强耐压。

开关电源PCB的接地设计

合适的接地方式有如下几种：

1.浮地：关于电子产品而言，浮动地是指设备的地线在电气上与参考地及其它导体相绝缘，即设备浮动地，如图所示；另一种情况是在有些电子产品中，为了避免机箱上的骚扰电流直接耦合到信号电路，因此需要将信号地与机箱绝缘，即单元电路浮动地。长处：电路与外部的地体系有良好的阻隔，不易受外部地体系上搅扰的影响。缺点：电路上易堆集静电然后发生静电搅扰，有或许发生危险电压。

2.单点接地可分为串联单点接地与并联单点接地。串联单点接地接地点只要一个，是以一截面积足够大的导体作为接地母线，直接接到电位基准点需求接地的各部分就近接到该母线上，由于接地母线阻抗很小，故可以把公共干扰减弱到允许的程度。并联端点接地接地点只要一个，是将需求接地的各部分，别离以接地导线直接连到电位基准点（一般是直流电源的负极或零伏点）；或者用树枝状的多点放射式。如图所示。因为这样仅有很少的公共信号返回导体，能有效地防止公共阻抗和接地闭合回路形成的干扰。缺点是接地线又长又多，经济性差，并且限制了设备的工作速度或频率。并联单点接地主要应用于机框内各种汇流条的汇接。

3.多点接地接地点多于一个的衔接方法，在高频（f>10MHz）情况下，由于接地线的长度过长，引线电感和分布电容的影响不能疏忽，为降低接地阻抗、消除分布电容的影响而平面式多点接地，即使用一导电平面（如底板或多层印制电路板的导电平面层等）作为基准地，需求接地的各部分就近接到该基准地上。由于导电平面的高频阻抗很低，所以各处的基准电位比较挨近。为进一步削减接地回路的压降，可用旁路电容等方法削减返回电流的幅值及前沿陡度。多点接地方法首要应用于高频信号到参阅平面的衔接。

4.复合接地是单点接地和多点接地一起效果的衔接方法。既包含了单点接地地特性，也包含了多点接地地特性。首要应用于1MHz

四、PCB板接地设计规范

1.主电路的输入与输出有必要分开走线，电源的干扰一般由供电设备和电源进入体系的，独立的一层电源层就有必要进行很好的滤波，有必要做好去耦电容的走线，而且PCB板的走线要尽或许的粗，最后到达减小环路电阻的目的。

2.主电道路与控制线最好要彼此各不影响。数字地与模仿地分开走，若一块PCB上既有逻辑电路和线性电路有必要要使他们分开，低频电路的地应该采用单点并衔接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应为短而粗，高频原件周围尽量用栅格大面积地箔。

3.高频变压器的信号线最好要单独分开走。

4.分开布线要避免平行走线。可以笔直穿插，线距间隔最好在25MM以上。

5.电缆不要贴在金属外壳和散热器走线，要坚持必定的间隔。电源输入端跨接10-100UF的电解电容器，还有开关电源中运用较多的接触器，继电器，按钮等元件时均会呈现较大的火花，有必要采用RC电路来吸收放点电流。

开关电源印制线路板的电磁兼容设计既有普通产品PCB设计的共性，更有自己的特性。要设计一块完美的开关电源PCB，需求大量的经验积累。而随着新型高速器件和大型集成电路的应用越来越广泛，电子线路也越来越杂乱，需求设计人员不断提高设计水平，愈加深化的研讨抗干扰技术，设计出属于自己的PCB精品。