DC-DC降压转换器PCB布局有什么技巧

在实现DC-DC降压转换器时，威廉希尔官方网站 布局与设计同样重要。布局不良可能会严重降低设计。

本文将介绍一些最佳布局实践。

良好威廉希尔官方网站 布局的目标

以下是一些良好布局的目标。

• 控制
• 降低威廉希尔官方网站 不同部分之间的干扰
• 减小威廉希尔官方网站 面积
• 有效热管理
• 改善电压调节和威廉希尔官方网站 效率
• 避免额外的“创可贴”威廉希尔官方网站 如缓冲器
• 增强稳定性

注意： Don对这些关键路径使用自动布线 - 手动布线和设计。

电源转换器威廉希尔官方网站 中的电流回路

电源转换器威廉希尔官方网站 产生大电流，在不同的相位，在两个主回路中循环：关闭状态和开启状态-state，取决于MOSFET开关的状态（见图1）。

图1（a）：通态电流环; 1（b）关闭状态环。点击放大。

这些循环的3D几何非常重要。根据安培定律，在物理环路中运行的电流将形成与电流和环路面积成比例的磁场。根据法拉第定律，该场可以与其他威廉希尔官方网站 环路耦合，在更高频率处具有更多耦合，从而导致有害串扰。

因此，一般的思维方式应该是最小化这些循环的封闭区域。一种直接的方法是使返回路径尽可能与出站路径共线。

想象一个环形天线压扁到垂直线 - 它将不再是天线。这就是我们将导线绞合在一起以消除耦合噪声的原因。

返回路径

请注意，如果给定无限接地平面，返回电流将自然倾向于直接集中在出站电流之下（见图2）。我们应该从自然界中获取这一提示并提供自然的返回路径;否则，将引入一个环路并辐射。

所需的结果威廉希尔官方网站 板将出站并返回以有序的已知路径运行的电流。

图2：自然返回电流路径

通常，威廉希尔官方网站 有多个地平面：模拟，数字和例如，权力。虽然多年来传统观念已有所不同，但如果提供这些自然回路，我们就不需要划分地平面。实际上，如果计划外的返回电流必须绕过很长的路径，分区会使事情变得更糟。

除了智能分区之外的自然电流路径可能是最好的解决方案。

快速火灾最佳实践

当然，关键考虑因素是电源轨进入或源自威廉希尔官方网站 板的位置。如果这些考虑因素在设计师的控制之下，那么应该选择那些以促进良好的布局。请注意，同样的环路原理也应该应用于MOSFET栅极驱动器，因为它也具有大的尖峰电流。

为进一步控制辐射发射，“20H规则”规定，对于间距为H的层，我们将所有迹线保持在距离威廉希尔官方网站 板边缘至少20H的位置。通常需要使用电源过孔将电源路径推送到其他层以获得紧凑的布局 - 您只需像电源路径中的任何其他元件一样管理这些过孔的效果。电感，电阻和过孔总数都会影响路径性能。

敏感控制威廉希尔官方网站 需要干净的接地。如果我们通过控制器共享的返回路径发送大的脉冲功率返回电流，将产生电压尖峰，这将扰乱控制器的接地，将噪声注入控制威廉希尔官方网站 ，这是非常不希望的。我们使用星形接地来避免这种情况（参见图3） - 保持返回路径不共享和分离。

图3 ：星形接地

在绕过IC的电源电压时，始终给出首先接近高频分量的优先级。避免过孔并直接连接到IC引脚。

考虑IC制造商的示例布局，如评估板，作为指导。但是，请记住，威廉希尔官方网站 板可能具有不同的叠加和设计目标来自您的 - 例如，实现最佳的热性能而不利于其他参数。

对于电源走线，宽度，长度和厚度必须设计为限制电压降和走线电感。在今天的低输出电压下，电压降比以往任何时候都重要。

我们需要引导我们的另一个主要法则是电容耦合 - 两个板（威廉希尔官方网站 节点）彼此接近将耦合与板面积和它们之间的距离成比例，在更高频率下具有更多耦合和更高的接收节点阻抗。

例如，通过将检测引脚连接到输出来实现电压反馈，此信号应远离开关节点和电感等噪声源。检测引脚节点为高阻抗，因此更容易受到电容耦合的影响 - 保持它尽可能小并与噪声源隔离。干扰DC平面也可以减少耦合。

具有高 dv/dt 瞬态的节点，如开关节点，需要保持小型和隔离，同时仍保持足够的电流容量，所以它们不会成为噪音源。

如果一个电源轨有多个负载点，就会有一个必要的检测点放置妥协 - 你可以优先考虑一个负载或集中放置。如果感应信号是差分的，那很好，但它应该像传输线一样布线。在IC附近放置任何感应威廉希尔官方网站 电阻。

威廉希尔官方网站 板应该有多少层？更多的层意味着更多的布线空间，更多的电源和接地层可以提供屏蔽，但也有更多的过孔和更多的成本。对于现代转换器IC，您应该至少有四层。此外，层数通常不受电源设计者的控制，由其他考虑因素决定。通常，您拥有的图层越少，获得有效布局所需的创意就越多。

散热考虑因素

布局也受到驱动通过热考虑，最明显的是IC和MOSFET的导热垫，大部分热量通过导热板传导到威廉希尔官方网站 板然后辐射到空气中。需要考虑导热垫的尺寸和层数，过孔数，最大环境温度和可用气流。最终，MOSFET可能需要外部散热器。数据表至少有一个热量示例可用于指导您的散热设计。

此外，请务必了解是否电气连接IC焊盘 - 数据表中并未总是指定。如果你有空间，一个很好的技巧是将焊盘延伸到顶层IC的边缘之外，为你提供一个加热它的位置，使IC更容易提升。

花在良好布局上的时间将足以弥补对布局不当的威廉希尔官方网站 进行故障排除所花费的时间，而且更加愉快。