一款好的编程器，对研发和生产很重要-电路图讲解-电子技术方案

编程器作为一种量产型生产工具，研发工程师一般对其知之甚少，但它对产线的生产影响却很大。如果因编程器本身电源过流保护、过压保护等设计不完善，导致编程器经常损坏，产线停滞，造成的损失和影响都是难以估量的。因此选择一款好的编程器，对研发和生产很重要。

编程器又称烧录器、写码器，是一种将源程序编译生成的固件烧录到目标芯片上的设备。按烧录方式可分为在板烧写和裸片烧写。

? 在板烧写：也称为ICP烧写，是把芯片焊到PCB板上后再进行烧录

? 裸片烧写：也称为离线烧录，是把芯片放到夹具上进行烧录，之后再把芯片焊到PCB上

可能出现过流的情况

在板烧写：

? 在插拔下载线过程中，因为接错线而导致短路过流;

? PCB板在生产过程中有焊接短路问题，当编程器给其上电时就会出现过流现象;

? PCB板上有大容量电容，编程器给PCB板上电瞬间浪涌电流过大，从而误触发过流保护机制。

裸片烧写：

? 把芯片放到烧录座时，由于芯片放偏或芯片引脚偏斜，造成编程器上电时短路过流;

? 将芯片从板上拆下，芯片引脚上有锡渣没清理干净就放到烧录座上编程，造成编程器上电短路。

如果编程器的电源过流保护不够完善，当遇到芯片或电路板短路时，轻则损坏编程器，重则可能会损坏芯片或电路板，造成严重的生产事故。

市面上的多通道量产型编程器，通常都只有一路过流检测保护电路，检测到电源过流后直接关闭总电源输出。

单通道过流检测

这种设计在一定程度上能起保护作用，但也存在明显的缺陷：

? 其中一个通道发生过流时，触发过流保护并关闭电源输出，导致其他正常的通道无法烧录;

? 过流阀值设置的很高，当只有一个通道电源短路时，短路电流可能达不到过流阀值而无法触发过流保护，导致该通道相应电源控制电路被烧毁;

? 在板烧写时，如果板上有大容量电容，上电瞬间浪涌电流过大，可能误触发过流保护将电源关闭，导致烧录失败

为了彻底解决这些问题，ZLG致远电子凭借十多年编程器研发经验，并收集了各行业客户反馈的建议后，在最新推出的P800系列编程器中重构了编程器的过流检测保护机制，核心设计是在每个编程通道都有过流检测保护。

多通道过流检测

通过全新的硬件设计和软件优化，P800系列编程器的过流检测保护完美地解决了其他编程器存在的问题。

? 准确识别短路过流的通道，并关闭相应通道电源输出，不影响其他正常工作的通道

? 各通道过流阀值可设，过流检测灵敏度大大提高，有效保护编程器和待烧芯片

? 智能识别是短路造成的过流还是上电瞬间浪涌电流过大造成的瞬时过流。如果是后者造成的过流，P800会继续输出电源，并通过软启动减小瞬时浪涌电流，确保上电稳定可靠。

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开关电源PCB排版是开发电源产品中的一个重要过程。许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，原因是该电源的PCB排版存在着许多问题．详细讨论了开关电源PCB排版的基本要点，并描述了一些实用的PCB排版例子。

0  引言

为了适应电子产品飞快的更新换代节奏，产品设计工程师更倾向于选择在市场上很容易采购到的AC／DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。由于开关电源产生的电磁干扰会影响到其电子产品的正常工作，正确的电源PCB排版就变得非常重要。开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列，且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式排出的开关电源肯定无法正常工作。所以，没计人员需要对开关电源PCB排版基本规则和开关电源工作原理有一定的了解。

1 开关电源PCB排版基本要点

l.1 电容高频滤波特性

图1是电容器基本结构和高频等效模型。

电容的基本公式是

式（1）显示，减小电容器极板之间的距离（d）和增加极板的截面积（A）将增加电容器的电容量。

电容通常存在等效串联电阻（ESR）和等效串联电感（ESL）二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗（Zc）。

一个电容器的谐振频率（fo）可以从它自身电容量（C）和等效串联电感量（LESL）得到，即

当一个电容器工作频率在fo以下时，其阻抗随频率的上升而减小，即

当电容器工作频率在fo以上时，其阻抗会随频率的上升而增加，即

当电容器工作频率接近fo时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻（RESR）。

电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高，因此，在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性，多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。

电源排版基本要点1 旁路瓷片电容器的电容不能太大，而它的寄生串联电感应尽量小，多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。

图4显示了在一个PCB上输入电源（Vin）至负载（RL）的不同走线方式。为了降低滤波电容器（C）的ESL，其引线长度应尽量减短；而Vin。正极至RL和Vin负极至R1的走线应尽量靠近。

1．2 电感高频滤波特性

图5中的电流环路类似于一匝线圈的电感。高频交流电流所产生的电磁场R（t）将环绕在此环路的外部和内部。如果高频电流环路面积（Ac）很大，就会在此环路的内外部产生很大的电磁干扰。

电感的基本公式是

从式（5）可知，减小环路的面积（Ac）和增加环路周长（lm）可减小L。

电感通常存在等效并联电阻（EPR）和等效并联电容（Cp）二个寄生参数。图6是电感在不同工作频率下的阻抗（ZL）。

谐振频率（fo）可以从电感自身电感值（L）和它的等效并联电容值（Cp）得到，即

当一个电感工作频率在fo以下时，电感阻抗随频率的上升而增加，即

当电感工作频率在fo以上时，电感阻抗随频率的上升而减小，即

当电感工作频率接近fo时，电感阻抗就等于它的等效并联电阻（REPR）。

在开关电源中电感的Cp应该控制得越小越好。同时必须注意到，同一电感量的电感会由于线圈结构不同而产生不同的Cp值。图7就显示了同一电感量的电感在二种不同的线圈结构下不同的Cp值。图7（a）电感的5匝绕组是按顺序绕制。这种线圈结构的Cp值是l匝线圈等效并联电容值（C）的1／5。图7（b）电感的5匝绕组是按交叉顺序绕制。其中绕组4和5放置在绕组1、2、3之间，而绕组l和5非常靠近。这种线圈结构所产牛的Cp是1匝线圈C值的两倍。

可以看到，相同电感量的两种电感的Cp值居然相差达数倍。在高频滤波上如果一个电感的Cp值太大，高频噪音就会很容易地通过Cp直接耦合到负载上。这样的电感也就失去了它的高频滤波功能。

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