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DC—DC电源电路中，合理PCB layout布局以及设计中的注意事项

2023-12-09

DC—DC电源电路中，合理PCB layout布局以及设计中的注意事项深圳市long8-唯一官方网站科技有限公司：专注于TI/ADI/Union/韦尔/UTC等各大产品线的技术方案合作和增值分销，为工业自动化控制、安防监控摄像、智能家居等生产企业提供技术解决方案和一站式BOM供应。公众号：long8-唯一官方网站科技电子行业经验交流分享平台long8-唯一官方网站科技长期为客户提供技术解决方案和一站式BOM供应。更多信息欢迎登录官网【www.fuliway.com】在DCDC电源电路中，PCB的布局对电路功能的实现和良好的各项指标来说都十分重要。本文以buck电路为例，简单分析一下如何进行合理PCB layout布局以及设计中的注意事项。如有问题，欢迎指正首先，以最简单的BUCK电路拓扑为例，下图（1-a）和（1-b）中分别标明了在上管开通和关断时刻电流的走向，即功率回路部分。这部分电路负责给用户负载供电，承受的功率较大。结合图（1-c）中Q1和Q2的电流波形，不难发现，由于电感的存在，后半部分电路中不会存在一个较高的电流变化趋势，只有在两个开关管的部分会出现高电流转换速率。在PCB布线时需要特别注意，尽可能减小这一快速变化的环节的面积，来减少对其他部分的干扰。随着集成工艺的进步，目前大部分电源芯片都将上下管集成到了芯片的内部。了解了高电流转换速率部分后，让我们回到整个功率回路布局来看。以MPS的非常受欢迎的MPQ8633A（B）系列产品为例，这是一款完全集成的高频同步降压转换器可以实现高达12-20A的输出电流，其原理图如下，其功率回路（绿色标注）中包含输入电容，电感以及输出电容等器件。功率回路也需要做到尽可能地占用较小的环路面积，来减少噪声的发射以及回路上的寄生参数。推荐的PCB布局如图（3）所示。注意点如下：输入电容就近放在芯片的输入Vin 和功率地PGND ，减少寄生电感的存在，因为输入电流不连续，寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响。VIN 的管脚旁边至少各有1 个去耦电容，用来滤除来自电源输入端的交流噪声和来自芯片内部（倒灌）的电源噪声，同时也为芯片储能。且电容需要紧挨管脚，两者的间距需要小于40mil 。功率回路尽可能的短粗，保持较小的环路面积，减少噪声的发射。SW 点是噪声源，保证电流的同时保持尽量小的面积，远离敏感的易受干扰的位置，例如FB 等。铺铜面积和过孔数量会影响到PCB 的通流能力和散热。由于PCB的载流能力与PCB板材、板厚、导线宽厚度以及温升相关，较为复杂，可以通过IPC-2152标准来进行准确的查找和计算。一般，对于MPQ8633A（B）的PCB来说，需要在VIN（至少打6个过孔）和PGND（至少打9个过孔）处多打过孔，这两处的铺铜应最大化来减小寄生阻抗。SW处的铺铜也需要加宽，以免出现限流的情况，导致工作异常。讨论完功率回路部分，转眼看芯片逻辑电路部分，这部分的PCB布局也是有所讲究的。结合图（3）和（4）可总结注意点如下：1、将BST 电容放置在尽可能靠近BST 和SW 的位置，使用20mil 或更宽来布线路径。2、FB 电阻连接到FB 管脚尽可能短，减少噪声的耦合。这是芯片最敏感，最容易受干扰的部分，是引起系统不稳定的十分常见原因。需要将其远离噪声源，例如：SW点，电感，二极管等（在非同步buck中，MPQ8633外围无二极管）。如图，RFF、CFF、RFB1、RFB2都尽量靠近芯片摆放。3、VCC 电容应就近放置在芯片的VCC 管脚和芯片的信号地之间，尽量在一层，没有过孔。对于信号地（AGND）和功率地（PGND）在一个管脚的芯片，同样就近和该管脚连接。4、GND和PGND需要进行单点连接5、将SS 电容靠近TRK/REF 至RGND 6、将SENSE电容置于输出SENSE线之间，平行走线。7、PCB layout 中走线和铺铜都尽量避免90 °直角，走45°或者圆弧角，特别是在高频信号传输线部分。避免由传输线宽带来的反射和传输信号的失真。最后，为了方便大家了解自己画的PCB是否合理，可以参考以下简易表格做一个自评：以上表格适用于简单的buck、boost电路的PCB设计，多用单层或者双层板即可。仅供参考，欢迎补充。深圳市long8-唯一官方网站科技有限公司：全国领先的电子元器件方案商！专注于TI/ADI/Cypress/infineon/ON等各大产品线的技术方案合作和增值分销，专为航天航空、工业自动化控制、安防监控摄像、智能家居、医疗器械、汽车电子等生产企业提供一站式技术解决方案和BOM供应。long8-唯一官方网站品质控制中心 long8-唯一官方网站将是您值得信赖的合作伙伴！如果您对IC元器件有任何需求，请与我们联系。 Tel：0755-82534208 Web：www.fuliway.com Email：sales01@fuliway.com We will be your reliable partner! Please contact me when you have any requests on IC Components.一文读懂电子料采购常用英文术语（建议收藏备用）最全134届广交会【采购商】详细名单（内附联系方式一文读懂【EMC电磁兼容基础知识】半导体品牌&产品知识培训一文读懂【电子元器件防潮】知识【知识分享】PCB出现冷焊和假焊的原因及解决办法电子行业人应该了解的PCB生产工艺流程【图文解说】2023年最新版最全半导体公司并购汇总电子采购必看！电子元器件选型【经验分享】一图看懂各IC品牌标签【干货点赞收藏】一文读懂电子元器件检测方法【电子采购必学技能】芯片命名规则及IC行业专有名词解释【干货点赞收藏】记得点赞，收藏，和分享哦~

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