PCB设计中的隔离电源

2020年1月31日

一个心烦意乱的男人因为他的洗碗机功率太大

1991年9月，电视节目“家装”首次向世界介绍了经典短语“更有力量”。我记得在第一集的时候，当“蒂姆·泰勒”给他的洗碗机加了更多的电时，我笑得几乎无法呼吸。他的头发立刻吹飞了厨房橱柜的背面，一个盘子飞了出去。教训在这里;功率更大没问题，但必须设计正确。

在设计电路板时，电路板上的组件需要特定电压的电源才能工作。通常在电路板上设计一个或多个电源来满足这一需求。可以设计不同类型和配置的电源，其中一个简单的版本被称为隔离电源。这里有一些关于它的更多细节，以及如何将其集成到印刷电路板中。

为什么使用隔离电源?

有两种类型的电源可以设计成电路板;隔离和非隔离。虽然隔离可以是指将电源部分与PCB上的其余设计分开，但它通常是指电源本身的输入和输出之间的隔离。这种隔离通常用变压器来完成，变压器的设计提供了一个屏障危险电压另一方面，非隔离电源依赖集成电路进行隔离，而集成电路不能提供相同级别的保护。

隔离电源所提供的分离反过来又为用户提供了安全。对于正在降低高电压的设备，例如医疗设备，您不希望出现任何问题高电压直接进入用户。另一方面，隔离电源的组件，如变压器，占用额外的空间，增加成本。如果设备没有系统或安全标准那些需要隔离电源的人，没有它可能会更好。非隔离电源通常比隔离电源效率高得多，甚至可以用于设备中隔离电源的下游。

因此，隔离电源将用于必须满足安全要求的应用。非隔离电源仅在整个设备为用户安全而封闭的应用中单独使用，例如无线智能家居物联网设备．

孤立的电源图片

在隔离电源中使用变压器可以保护用户免受电击

隔离电源设计的PCB布局考虑

当你打开隔离电源时印刷电路板，您将不得不接受这样一个事实，即您将使用一些更大的组件。根据设计的需要，这些变压器可能会变得相当大，他们可能会把你的放置策略扔出窗外。

您还应该提前计划电源所需的PCB层堆叠。在多层板配置中，您需要确保在电源组件所在的单板外层和敏感路由可能通过的内层之间有电源层或接地层。

以下是您在设计电源时应该牢记的其他一些布局注意事项:

放置:我们的目标是让你的电源连接尽可能的短而直接，所以位置要尽可能的紧。首先从电源的主要部件开始，然后放置其余部件。你也会想要保持部分在同一方面的董事会直接路由和消除任何阻抗这是由过孔引起的。
路由:结合位置，你的路线应该尽可能的短而直接．确保您使用的跟踪宽度足以处理当前负载。你还应该将电源线的拐角设置成45度角，或者绕成圆角。另一个重要的一点是尽量避免通过电源区域路由其他信号迹线。
地面的飞机:为您的电源建立良好的坚实接地方案对控制噪音很重要。要创造最优的供电地，最好是用固体平面代替痕迹。这也是一个好主意，为电源创建一个接地平面，它是分开的公共接地平面为其余的电路板。这将把当前返回路径的噪声与其余设计隔离开来，并防止常规信号返回路径试图穿过公共平面上的噪声地面区域。两个地平面应该连接在一个点上，以尽可能地将它们彼此隔离。
热:电源会热，你会想用热通孔下的热部件将运行到地面散热。您可能还需要根据需要设计额外的机械散热器。