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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完美体育科技有限公司：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：完美体育科技电子行业经验交流分享平台完美体育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。深圳市完美体育科技有限公司：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。完美体育品质控制中心完美体育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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