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(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;
- 走線過細(xì)過長(zhǎng)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):
- 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),免受左邊大電流開關(guān)噪聲的影響;
TI某開發(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
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)!
深圳宏力捷推薦服務(wù):PCB設(shè)計(jì)打樣 | PCB抄板打樣 | PCB打樣&批量生產(chǎn) | PCBA代工代料