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DC-DC芯片PCB布局及需要注意的几点
发布时间:2023-11-20 19:57:22 来源:球王会怎么样 浏览次数:4433 [返回]

   

  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,简单分析一下怎么样做合理PCB layout布局以及设计中的需要注意的几点。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,显而易见,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布线时需要非常注意,尽可能减小这一快速变化的环节的面积,来减少对别的部分的干扰。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)系列新产品为例,这是一款完全集成的高频同步降压转换器能实现高达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:

  1,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好影响。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 。

  3,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。

  4,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,能够最终靠IPC-2152标准来做准确的查找和计算。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。

  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。

  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。

  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。

  PCB layout 中走线°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,为了方便大家探索自己画的PCB是不是合理,可以借鉴以下简易表格做一个自评:

  设计指南 /

  的技巧 /

  点 /

  中接地设计 /

  一种用于LVTSCR器件SPICE仿真的简单的宏模型等效电路建模方法。

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