一、開關(guān)電源技術(shù)解析

開關(guān)電源與傳統(tǒng)的線性電源有著顯著的區(qū)別：開關(guān)電源依賴于晶體管在全開和全閉的模式間快速切換，這種模式雖然在切換期間耗能較高，但由于切換時間極短，因此總體上能夠?qū)崿F(xiàn)較低的能耗和較少的熱損失。在理論上，開關(guān)電源幾乎不消耗額外電能。電壓的穩(wěn)定是通過調(diào)整晶體管的導通和斷開時間來實現(xiàn)的。與之相對，線性電源在輸出電壓時晶體管處于放大狀態(tài)，自身消耗的電能較多。高效率和能夠使用較小和輕便的變壓器是開關(guān)電源的主要優(yōu)勢，使得它們的體積和重量通常都低于線性電源。

高效的電源解決方案，如開關(guān)電源，通常是在需要考慮效率、體積和重量時的首選。然而，開關(guān)電源的設(shè)計復雜度高，其內(nèi)部晶體管頻繁切換可能產(chǎn)生噪聲和電磁干擾，影響其他電子設(shè)備。此外，未經(jīng)特別設(shè)計的開關(guān)電源可能具有較低的功率因數(shù)。

開關(guān)電源已被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括工業(yè)自動化、軍事設(shè)備、科研裝備、LED照明、通信和電力設(shè)施、醫(yī)療設(shè)備、以及各類消費電子產(chǎn)品等。

二、開關(guān)電源布局技巧

1. 濾波電容器的布局

在使用小容量的瓷質(zhì)輸入濾波電容器時，最佳布局是將其放置在IC的VIN引腳附近，這樣做可以最大限度地減少線路電感的影響，為IC提供更清潔的電壓源。某些設(shè)計中可能還需要使用前饋電容器連接輸出端至反饋引腳，這通常是為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，采用表面貼裝的電容可以有效減少引線長度，從而降低噪聲的耦合。

2. 外部補償元件

如果系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求外部補償，這些補償元件也應(yīng)盡量布置在IC附近。采用表面貼裝技術(shù)的元件同樣可以減少元件間的距離，并避免鄰近電感器產(chǎn)生干擾。

3. 走線與接地設(shè)計

所有大電流的電源走線應(yīng)盡可能地短、直和粗。在標準的PCB板上，走線寬度至少應(yīng)達到15mil（0.381mm）。電感器、輸出電容和輸出二極管應(yīng)盡量布置在一起，這有助于減少由大電流引起的EMI干擾。所有的接地、輸入電容、輸出電容和輸出二極管（如果有）應(yīng)直接連至接地面，以降低接地環(huán)路誤差，并吸收更多由電感器產(chǎn)生的EMI。對于多層板設(shè)計，應(yīng)通過使用接地層和電源層來分隔不同的功能區(qū)，從而提高性能。