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DC/DC

DC/DC转换器的基板布局

小结

在DC/DC转换器设计篇“DC/DC转换器的PCB板布局”中,曾对以下项目进行了介绍。本文将汇总各项目的关键词作为总结。

首先,在“PCB布局的要点”中介绍了整体通用的要点。这些是最全面清晰的要点总结,因此在这里也先列出这些要点。

PCB布局的要点(整体)

  • 将输入电容器和二极管在与IC引脚相同的面,尽可能地配置在IC最近处
  • 必要时配置散热孔
  • 电感可使来自开关节点的辐射噪声最小化,因此,虽然重要程度仅次于输入电容器,也需要配置于IC的附近
  • 铜箔图形面积不要过大
  • 输出电容器配置于电感附近
  • 反馈路径的布线尽量远离电感和二极管等的噪声源
  • 拐角布线圆弧状
  1. 降压型转换器工作时的电流路径

    关键要点

    ・进行PCB板布局(设计)时,了解降压型转换器的电流路径是非常重要的。

    ・开关稳压器的开关动作引发的电流急剧ON/OFF,如果不通过恰当的布局来处理,将对电路工作和其他产生不良影响。

  2. 开关节点的振铃

    关键要点

    ・实际的印刷电路板中,存在电路图中没有的寄生电容和寄生电感。

    ・寄生成分可能引发振铃等问题。

    ・PCB板布局要记住这些要点,争取最佳布局。

  3. 输入电容器和二极管的配置

    关键要点

    ・最好最先从输入电容器和二极管的配置开始。

    ・将输入电容器和二极管在与IC引脚相同的面,尽可能地配置在IC最近处是铁则。

    ・寄生电感会导致噪声,因此导通孔的使用需要充分探讨。电流开关的位置需要注意。

  4. 散热孔的配置

    关键要点

    ・散热孔是利用贯通PCB板的通道(过孔)使热量传导到背面来散热的手法。

    ・散热孔要配置在发热体的正下方或尽可能靠近发热体。

  5. 电感的配置

    关键要点

    ・电感要尽量配置在IC附近。

    ・铜箔面积不可过大。

    ・电感的正下方不可配置GND层。也要极力避免配置信号线。

    ・电感引脚的布线不要太近。

  6. 输出电容器的配置

    关键要点

    ・输出电容器要尽量配置在电感附近。

    ・为减少高频噪声的传导,CIN的GND和CO的GND要离开1~2cm配置。

  7. 反馈路径的布线

    关键要点

    ・输出端的反馈信号线要远离开关节点。如果引发噪声将可能导致误差或误动作。

    ・还有一种方法是经由过孔在PCB板背面布线。

  8. 接地

    关键要点

    ・AGND和PGND需要分离,原则上PGND不要分隔且配置在顶层。

    ・如果分隔PGND而通过过孔在背面连接,则受过孔电阻和电感的影响,损耗和噪声将会增加。

    ・公共地、信号地和PGND的连接,要在开关噪声较少的输出电容器附近的PGND进行。

  9. 铜箔的电阻和电感

    关键要点

    ・了解PCB板的基本结构。

    ・铜箔的电阻表现为电压降,具有温度依赖性。

    ・要注意铜箔的电感在某些情况下会引发高电压。

    ・要降低电感值,缩短布线是有效方法

  10. 噪声对策:拐角布线、传导、辐射

    关键要点

    ・拐角布线要设计为圆弧状,以减少布线阻抗的变化并抑制噪声。

    ・噪声引脚电压(传导发射,Conducted Emission)的对策是根据噪声频率来选用磁珠或π型滤波器。

    ・噪声电场强度(辐射噪声)的对策是优化输入电容器配置和调整开关波形的陡峭程度。

  11. 噪声对策:缓冲电路、自举电阻、栅极电阻

    关键要点

    ・缓冲电路可减少开关的振铃,但效果和损耗之间存在权衡( Trade-off)关系。

    ・自举电路增加电阻可减少上升时的噪声,但MOSFET的开关损耗会增加。

    ・在栅极插入电阻可降低上升和下降时的噪声,但MOSFET的损耗会增加。另外,如果是MOSFET内置型的IC则无法插入电阻。

至此,“DC/DC转换器的PCB板布局”介绍完毕。