DCDC电源PCB布局

DCDC电源PCB布局

虽然开关电源有高效率、宽动态范围等诸多优点,但同时带来了较为严重的开关干扰。这些干扰如果不采取一定的措施进行抑制、消除和屏蔽,就会严重地影响整机的正常工作。 像Maxim等一线厂商都提供了设计工具来帮助客户加快设计进程,这个视频是他们针对PCB layout方面的建议。视频将从原理层面介绍在DC-DC电源PCB layout的规则,避免大家开发的时候掉入各种坑。

不合理的PCB layout,可能会导致一系列问题,比如:

转化效率低,导致元件发热量大;
驱动波形不稳定;
EMI问题;
输出纹波超标;
更严重的IC不工作甚至直接烧毁
以Buck电路为例。电路分小信号的控制电路和大电流的功率电路。首先为了避免控制信号受到干扰,控制电路和功率电路需要分开布置;其次需要优先布置大电流的功率电路。

在这里插入图片描述

从上图可以看出,LX节点的电压波形为方波,Q1、Q2上通过的电流I1、I2波形类似方波,都包含高频谐波,是我们需要重点关注的噪声源;电感通过的电流为三角波,也是不可忽视的噪声源。

其中更重要的是Loop 3环路上的元器件布置。Loop 3环路电流存在突变,即较高的di/dt;这个环路上PCB引线寄生电感会引起更大的电压尖峰。所以我们要尽可能减小Loop 3环路面积,同时采用尽可能粗的走线减小寄生电感。

另外,在不显著影响效率的情况下,尽可能延长LX节点电压的上升和下降时间,方便减弱高频谐波。建议在LX节点预留RC snubber吸收电路,一般选择~2ohm的电阻,然后通过调节电容来匹配实际电路。考虑对效率的影响,电容一般不超过330pF。在理想条件下,RC snubber吸收电路的损耗应该抵消在加入之前寄生元件的储能损耗,以保证在不增加损耗的同时,延长LX节点的上升下降时间。

接下来的Loop 2环路也需要采用同样的策略:尽可能缩小环路面积,抑制噪声的发射。

对于外部补偿的DCDC转换器,补偿电路要尽可能靠近转换器,使用短引线远离功率信号,以免对系统的稳定性造成影响。

1、布线基本原则

输入电源与输出电源需要通过GND隔离,且避免平行走线;
功率电路与控制电路需分区域布局,避免重叠;
低频信号线需远离高频信号线;
高di/dt、dv/dt走线尽可能短;

2、线宽原则

线宽由流过的电流大小决定,大电流走线要提供足够的线宽,优化效率减少发热;特别是LX节点,由条件的情况下可以使用铺铜。
控制电路线宽至少20mil,例如Vcc,AGND(SGND);为了减少栅极驱动信号(DH、DL)阻抗,建议使用25mil线宽;其他信号线宽至少10mil;

3、旁路/去耦电容

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电容靠近IC电源引脚布置;
多个电容时,小容值靠近IC;
电容布局位置

4、过孔

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电流方向相同:过孔之间的中心距离应大于过孔的长度;
电流方向相反:过孔之间的中心距离应小于过孔的长度;
过孔VIa位置

5、接地方式

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单点接地
模拟地和数字地需采用单点连接的方法。

6、热设计

在MOSFET、电感周围提供足够的铺铜,改善散热;增加过孔,利用裸焊盘改善电路板散热。

7、电感设计

对于输出多路的开关电源尽量使相邻电感之间垂直放置
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转载自blog.csdn.net/smx1558094/article/details/113115093