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电力电子PCB设计中的组件和电路选择
您可以根据需要为电路板设计不同的电力电子设备。在将交流电转换为直流电的情况下，您很可能会使用线性或开关电源形式的稳压电源。对于功耗低的应用，可以将这些电源作为集成电路组件（IC）设计到PCB中，使其非常适合直接插入墙上插座的小型设备。
要将直流电转换为直流电（例如，将电压逐步升高或降低），可以在电路板上设计不同的电源转换电路。例如，升压转换电路将使输出电压升高，而降压转换器将其降低。DC-DC转换电路还有其他变体，例如降压-升压转换器，其中电压可以根据其控制方式升压或降压。
无论您要在原理图中设计哪种电源，都将混合使用有源和无源组件。您将需要使用专为更高电压而设计的部件，这些部件具有指定用于承受更高电阻和温度的介电材料和涂层。您还必须确保您使用的零件的设计不超过制造商指定的运行值，以确保零件不会过早失效。为确保您在原理图中创建的电源设计能够在最终PCB上正常工作，应在进行PCB布局之前对设计进行仿真。
电力电子热管理
电源电子设备可能会变热，具体取决于它们转换的功率量，并且必须在电路板上管理热量。对于那些功率非常高的电源，您可能需要研究替代的板材，例如陶瓷或某些PTFE（聚四氟乙烯或“特氟隆”）层压板。请注意，尽管其中某些材料具有非标准的制造工艺，这会增加您的制造成本。
在设计中管理热量的另一种方法是如何用电源和接地层配置PCB叠层。尽管接地层对于电源完整性的管理很重要，但它们也有助于管理表面层的热量。来自组件导热垫和金属导体的热量将通过通孔向下传导，并进入可以散热的平面。在您的布局中，重要的是使用铜重量更大的走线来承载大电流，这也将有助于散热。
元件放置在热管理中也起着重要作用。尽管单个电源的各个部分应放置在一起，但应尽可能扩展板上的不同电源电路。这样可以避免产生热点，并确保整个板上的温度更加均匀。对于非常高温的应用，您还应该考虑采用被动冷却方法（例如散热器）或主动冷却设备（例如风扇）。
印刷电路板上的电源转换器布局
电源完整性的PCB布局技巧
在实际布局电源时，需要重点关注以下几个重要类别：
组件：为使电源布线尽可能短，请尽可能紧凑地放置组件。首先从电源的主要组件开始，例如转换器IC。从那里开始，放置其余功率部分，从输入电容器和电感器开始，然后是输出电容器。您需要使这些零件尽可能地靠近以减少EMI，并且您希望这些零件在电路板的同一侧以避免由于使用过孔而引起的阻抗。
跟踪：您的跟踪路由也应尽可能紧密。为了保持低电感，请使走线短并使其宽。尝试以45度角甚至圆角布线。另外，将与电源无关的其他信号走线保持在该区域之外，以避免电源组件对它们的噪声污染。
接地：电源的很好接地是使用坚固的平面而不是走线。如前所述，这不仅有助于电源完整性，还有助于热管理。您还应该将电源的接地层与板其余部分的公共接地层隔离开。它们可以在一个点上绑在一起，但是如果两个接地都使用同一平面，则要避免返回的信号路径穿过嘈杂的接地回路区域。
为了帮助您在印刷电路板上设计电力电子设备，您需要与挑战相同的设计工具。您将需要仿真和分析工具来验证您的电源设计将满足电路板的需求。您还希望充分利用您的设计规则和约束功能，以识别和分组电源组件和网络。这将允许您在布局中分配正确的间距和走线宽度。