在DCDC電源電路中,PCB的布局對(duì)電路功能的實(shí)現(xiàn)和良好的各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)說(shuō)都十分重要。本文以buck電路為例,簡(jiǎn)單分析一下如何進(jìn)行合理PCB layout布局以及設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。
以最簡(jiǎn)單的BUCK電路拓?fù)錇槔聢D(1-a)和(1-b)中分別標(biāo)明了在上管開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)刻電流的走向,即功率回路部分。這部分電路負(fù)責(zé)給用戶負(fù)載供電,承受的功率較大。
結(jié)合圖(1-c)中Q1和Q2的電流波形,不難發(fā)現(xiàn),由于電感的存在,后半部分電路中不會(huì)存在一個(gè)較高的電流變化趨勢(shì),只有在兩個(gè)開(kāi)關(guān)管的部分會(huì)出現(xiàn)高電流轉(zhuǎn)換速率。在PCB布線時(shí)需要特別注意,盡可能減小這一快速變化的環(huán)節(jié)的面積,來(lái)減少對(duì)其他部分的干擾。隨著集成工藝的進(jìn)步,目前大部分電源芯片都將上下管集成到了芯片的內(nèi)部。
功率回路也需要做到盡可能地占用較小的環(huán)路面積,來(lái)減少噪聲的發(fā)射以及回路上的寄生參數(shù)。推薦的PCB布局如上圖所示。需要注意點(diǎn)如下:
①輸入電容就近放在芯片的輸入Vin和功率地PGND,減少寄生電感的存在,因?yàn)檩斎腚娏鞑贿B續(xù),寄生電感引起的噪聲對(duì)芯片的耐壓以及邏輯單元造成不良影響。
VIN的管腳旁邊至少各有1個(gè)去耦電容,用來(lái)濾除來(lái)自電源輸入端的交流噪聲和來(lái)自芯片內(nèi)部(倒灌)的電源噪聲,同時(shí)也為芯片儲(chǔ)能。且電容需要緊挨管腳,兩者的間距需要小于40mil。
②功率回路盡可能的短粗,保持較小的環(huán)路面積,減少噪聲的發(fā)射。
③SW點(diǎn)是噪聲源,保證電流的同時(shí)保持盡量小的面積,遠(yuǎn)離敏感的易受干擾的位置。
④鋪銅面積和過(guò)孔數(shù)量會(huì)影響到PCB的通流能力和散熱。由于PCB的載流能力與PCB板材、板厚、導(dǎo)線寬厚度以及溫升相關(guān),較為復(fù)雜,可以通過(guò)IPC-2152標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行準(zhǔn)確的查找和計(jì)算。
一般來(lái)說(shuō),需要在VIN(至少打6個(gè)過(guò)孔)和PGND(至少打9個(gè)過(guò)孔)處多打過(guò)孔,這兩處的鋪銅應(yīng)最大化來(lái)減小寄生阻抗。SW處的鋪銅也需要加寬,以免出現(xiàn)限流的情況,導(dǎo)致工作異常。
相關(guān)設(shè)計(jì)可以參考以下簡(jiǎn)易表格:
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審核編輯黃宇
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Buck電路中PCB layout布局設(shè)計(jì)和注意事項(xiàng)

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