來源:壹芯微 發布日期
2025-03-21 瀏覽:-
1. 明確電流路徑,優化環路布局
一個關鍵原則是盡量縮短高電流路徑,尤其是輸入電容、開關管與電感之間的環路。這一環路中電流迅速切換,如果路徑過長、走線過細,將不可避免地產生較大的寄生電感,從而誘發尖峰噪聲甚至電磁干擾。建議將輸入電容盡量靠近MOSFET或控制芯片的VIN和GND引腳布局,形成最小的電流回路面積。
2. 地平面設計需重視接地完整性
DC-DC轉換器布局中,良好的接地系統是穩定運行的保障。很多工程師喜歡在PCB中使用大面積銅皮作為地平面,這是正確的方向。但更進一步,應注意“單點接地”原則,避免地回路形成閉環結構。控制部分(如反饋、補償)與功率部分的地應在一個統一的“電源地”節點匯總,避免高頻噪聲通過地線耦合到控制電路。
3. 電感與輸出電容的位置安排有講究
DC-DC輸出端的LC濾波結構決定了輸出電壓的紋波和響應速度。布線時,應將電感靠近開關管,同時輸出電容緊貼電感放置。這種方式可以減少輸出噪聲,并提高輸出響應。尤其在大電流應用中,輸出電容需要并聯多顆低ESR電容,注意它們之間的連接路徑應盡量對稱且短小。
4. 信號與功率部分要物理隔離
在高頻、高電流的DC-DC轉換電路中,控制信號極易受到功率開關噪聲的影響。為此,應盡量將控制信號線(如FB引腳、補償網絡、電壓檢測線)與高頻功率走線分開布線。常用策略是將控制芯片放置在板卡的一側,功率部分集中布在另一側,中間通過接地層物理隔離,提升系統抗干擾能力。
5. 考慮EMI與散熱的整體布局
DC-DC模塊工作時會產生高頻噪聲,合理的布局有助于抑制傳導和輻射干擾。例如:輸入和輸出端應加TVS或π型濾波器,關鍵位置設置磁珠限流;另外,MOSFET、肖特基二極管、電感等器件工作中會發熱,需預留足夠銅面積用于散熱,必要時添加過孔連接多層銅皮,提高導熱效率。
案例示例:
在一次5V轉1.8V、輸出電流3A的項目中,初期由于布局隨意,電感和輸出電容間距過遠,導致輸出紋波高達80mV,EMI測試也未通過。優化后,將輸出電容緊貼電感、加粗關鍵走線,并重新劃分地平面,最終輸出紋波降至20mV,系統穩定性和可靠性大幅提升。
結語:
優秀的PCB布局不僅是工程美學的體現,更是電源性能優化的關鍵一步。在DC-DC設計中,遵循電流最短路徑、地平面完整、合理隔離與散熱的原則,能有效提升整個系統的能效與穩定性。每一個布局細節,都是向高品質電源邁進的一步。
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