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DC-DC電路PCB設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間 :2023-02-15 17:11 閱讀 : 來(lái)源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
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。
 
一、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(kāi)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(zhǎng),會(huì)使走線上產(chǎn)生壓降,而降低整個(gè)DC-DC的效率;
 
二、一般原則
- 開(kāi)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(kāi)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(kāi)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;
DC-DC的PCB設(shè)計(jì)
 
為什么要這么做?
- 走線過(guò)細(xì)過(guò)長(zhǎng)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(guò)細(xì)過(guò)長(zhǎng)會(huì)增大寄生電感,此電感上耦合開(kāi)關(guān)噪聲,影響DC-DC穩(wěn)定性,造成EMI問(wèn)題;
- 寄生電容和阻抗會(huì)增大開(kāi)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(kāi)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);
 
TI的一個(gè)開(kāi)發(fā)板的layout
 
下圖是TI的一個(gè)開(kāi)發(fā)板的layout,紅色為上管開(kāi)時(shí)的電流路徑,藍(lán)色為下管開(kāi)時(shí)的電流路徑;如下的layout有如下比較好的優(yōu)點(diǎn):
- 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;
- DC-DC Ton和Toff時(shí)的電流路徑都很短;
- 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(kāi)關(guān)噪聲的影響;
 
TI某開(kāi)發(fā)板的DC-DC PCB layout
TI某開(kāi)發(fā)板的DC-DC PCB layout
 
三、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(kāi)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(zhǎng)期可靠性;
 
DC-DC BUCK典型電路
DC-DC BUCK典型電路

 
layout指導(dǎo)
layout指導(dǎo)
 
四、總結(jié)
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(zhuān)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(huà)板及電路板設(shè)計(jì)打樣業(yè)務(wù)。擁有平均超過(guò)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(zhuān)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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