DC-DC電路的PCB設(shè)計(jì)比LDO會(huì)復(fù)雜很多，噪聲也更大，布局和layout要求更高，layout的好壞直接影響DC-DC的性能，所以了解DC-DC的layout至關(guān)重要。接下來深圳PCB設(shè)計(jì)公司-宏力捷電子為大家介紹下DC-DC電路的PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。
DC-DC電路的PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1. Bad layout
- EMI，DC-DC的SW管腳上面會(huì)有較高的dv/dt， 比較高的dv/dt會(huì)引起比較大的EMI干擾；
- 地線噪聲，地走線不好，會(huì)在地線上面會(huì)產(chǎn)生比較大的開關(guān)噪聲，而這些噪聲會(huì)影響到其它部分的電路；
- 布線上產(chǎn)生電壓降，走線太長，會(huì)使走線上產(chǎn)生壓降，而降低整個(gè)DC-DC的效率；
2. 一般原則
- 開關(guān)大電流回路盡量短；
- 信號(hào)地和大電流地（功率地）單獨(dú)走線，并在芯片GND處單點(diǎn)連接；
（1）開關(guān)回路短
下圖中紅色LOOP1為DC-DC高邊管導(dǎo)通，低邊管關(guān)閉時(shí)的電流流向；綠色LOOP2的為高邊管關(guān)閉，低邊管開啟時(shí)的電流流向；
為使這兩個(gè)回路盡量小，引入更少的干擾，需要遵從如下幾點(diǎn)原則：
- 電感盡量靠近SW管腳；
- 輸入電容盡量靠近VIN管腳；
- 輸入輸出電容的地盡量靠近PGND腳；
- 使用鋪銅的方式走線；
為什么要這么做？
- 走線過細(xì)過長會(huì)增大阻抗，大電流在此大阻抗上會(huì)產(chǎn)生比較高的紋波電壓；
- 走線過細(xì)過長會(huì)增大寄生電感，此電感上耦合開關(guān)噪聲，影響DC-DC穩(wěn)定性，造成EMI問題；
- 寄生電容和阻抗會(huì)增大開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗，影響DC-DC效率；
（2）單點(diǎn)接地
單點(diǎn)接地，指的是信號(hào)地和功率地進(jìn)行單點(diǎn)接地，功率地上會(huì)有比較大的開關(guān)噪聲，所以需要盡量避免對(duì)敏感小信號(hào)造成干擾，如FB反饋管腳。
- 大電流地：L，Cin，Cout，Cboot連接到大電流地的網(wǎng)絡(luò)；
- 小電流地：Css，Rfb1，Rfb2單獨(dú)連接到信號(hào)地的網(wǎng)絡(luò)；
下圖是TI的一個(gè)開發(fā)板的layout，紅色為上管開時(shí)的電流路徑，藍(lán)色為下管開時(shí)的電流路徑；如下的layout有如下比較好的優(yōu)點(diǎn)：
（1）輸入輸出電容的GND用銅皮進(jìn)行連接，擺件時(shí)，兩者的地盡量放一起；
（2）DC-DC Ton和Toff時(shí)的電流路徑都很短；
（3）右邊小信號(hào)是單點(diǎn)接地，距離比較遠(yuǎn)，免受左邊大電流開關(guān)噪聲的影響；
TI某開發(fā)板的DC-DC PCB layout
3. 實(shí)例
如下給出一個(gè)典型DC-DC BUCK電路的layout，SPEC中給出如下幾點(diǎn)：
- 輸入電容，高邊MOS管，和續(xù)流二極管形成的開關(guān)回路盡可能小和短；
- 輸入電容盡可能靠近Vin Pin腳；
- 確保所有反饋連接短而直接，反饋電阻和補(bǔ)償元件盡可能靠近芯片；
- SW遠(yuǎn)離敏感信號(hào)，如FB；
- 將VIN、SW，特別是GND分別連接到一個(gè)大的銅區(qū)，以冷卻芯片，提高熱性能和長期可靠性；
DC-DC BUCK典型電路
layout指導(dǎo)
4. 小結(jié)一下
DC-DC電路的layout至關(guān)重要，直接影響到DC-DC的工作穩(wěn)定性和性能，一般DC-DC芯片的SPEC都會(huì)給出layout指導(dǎo)，可參考進(jìn)行設(shè)計(jì)。
深圳宏力捷電子是一家專業(yè)從事電子產(chǎn)品電路板設(shè)計(jì)（layout布線設(shè)計(jì)）的PCB設(shè)計(jì)公司，主要承接多層、高密度的PCB設(shè)計(jì)畫板及電路板設(shè)計(jì)打樣業(yè)務(wù)。擁有平均超過10年工作經(jīng)驗(yàn)的PCB設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，能熟練運(yùn)用市場(chǎng)主流PCB設(shè)計(jì)軟件，專業(yè)高效溝通保證PCB設(shè)計(jì)進(jìn)度，助您早一步搶占市場(chǎng)先機(jī)！
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