总结开关电源的电感选择和布局布线

开关电源(SMPS， Switched-Mode Power Supply)是一种非常高效的电源变换器，其理论值更是接近100%，种类繁多。按拓扑结构分，有Boost、Buck、Boost-Buck、Charge-pump等;按开关控制方式分，有PWM、PFM;按开关管类别分，有BJT、FET、IGBT等。本次讨论以数据卡电源管理常用的PWM控制Buck、Boost型为主。

开关电源的主要部件包括：输入源、开关管、储能电感、控制电路、二极管、负载和输出电容。目前绝大部分半导体厂商会将开关管、控制电路、二极管集成到一颗CMOS/Bipolar工艺的电源管理IC中，极大简化了外部电路。其中储能电感作为开关电源的一个关键器件，对电源性能的好坏有重要作用，同时也是产品设计工程师重点关注和调试的对象。随着像手机、PMP、数据卡为代表的消费类电子设备的尺寸正朝着轻、薄、小巧、时尚的趋势发展，而这正与产品性能越强所要的更大容量、更大尺寸的电感和电容矛盾。因此，如何在保证产品性能的前提下，减小开关电源电感的尺寸(所占据的PCB面积和高度)是本文要讨论的一个重要命题，设计者将不得不在电路性能和电感参数间进行折中(Tradeoff)。

任何事物都具有两面性，开关电源也不例外。坏的PCB布局布线设计不但会降低开关电源的性能，更会强化EMC、EMI、地弹(grounding)等。在对开关电源进行布局布线时应注意的问题和遵循的原则也是本文要讨论的另一重要命题。

一、共模电感的作用

共模电感是一种广泛应用于开关电源中的电子元件，主要用于抑制电源输入端的共模噪声。当电源输入端发生干扰时，共模电感会将这些干扰信号滤除，保证电源输出端的稳定性和可靠性。

二、选用铜线的原则

在开关电源中，铜线是连接共模电感与电源输入端之间的重要元件。一般来说，铜线的选择应符合以下原则：

1. 直径要适中

铜线的直径不能过细，否则会增加线路的电阻和电感，导致电源输出端的纹波和噪声增加。但是直径也不能太粗，否则会增加线路的成本和占用空间。

2. 长度要合适

铜线的长度应尽量短，这有利于减少线路的电阻和电感，提高电源的效率和稳定性。但是长度也不能太短，否则会影响线路的布局和连接。

3. 走向要合理

铜线的走向应根据电源的布局和连接方式来设计，尽量减少线路的相互干扰和耦合。常见的走向方式有直线、弯曲、绕圈等，具体要根据实际情况来选择。

三、铜线的布局方法

在开关电源中，铜线的布局是影响电源性能的关键因素之一。以下是一些常见的布局方法：

1. 采用对称布局

对称布局是一种常用的铜线布局方法，能够减少线路的干扰和耦合。具体方法是将共模电感和电源输入端分别放在布局的两端，用比较短的铜线连接它们。

2. 排列方式要合理

排列方式也是影响铜线布局的重要因素之一。一般来说，可以采用并排、错排、交错等方式来排列铜线，以减少线路的相互影响和干扰。

3. 增加屏蔽层

在一些高要求的应用场合，可以在铜线周围增加屏蔽层，以减少干扰和电磁泄漏。常见的屏蔽材料有铝箔、铜箔、金属网等。

四、结语

本文主要介绍了开关电源共模电感铜线的选择和布局方法，希望能够对读者有所帮助。在实际应用中，要根据具体情况来选择合适的铜线规格、长度、走向和布局方式，以提高电源的性能和可靠性。