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DC-DC的PCB設(shè)計需要注意哪些點?

發(fā)布時間:2022-03-18作者來源:薩科微瀏覽:3086

DC-DC的電路比LDO會復(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。

1. Bad layout

  • EMI,DC-DC的SW管腳上面會有較高的dv/dt, 比較高的dv/dt會引起比較大的EMI干擾;
  • 地線噪聲,地走線不好,會在地線上面會產(chǎn)生比較大的開關(guān)噪聲,而這些噪聲會影響到其它部分的電路;
  • 布線上產(chǎn)生電壓降,走線太長,會使走線上產(chǎn)生壓降,而降低整個DC-DC的效率;

2. 一般原則

  • 開關(guān)大電流回路盡量短;
  • 信號地和大電流地(功率地)單獨走線,并在芯片GND處單點連接;

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)閉時的電流流向;綠色LOOP2的為高邊管關(guān)閉,低邊管開啟時的電流流向;

為使這兩個回路盡量小,引入更少的干擾,需要遵從如下幾點原則:

  • 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?

  • 走線過細過長會增大阻抗,大電流在此大阻抗上會產(chǎn)生比較高的紋波電壓;
  • 走線過細過長會增大寄生電感,此電感上耦合開關(guān)噪聲,影響DC-DC穩(wěn)定性,造成EMI問題;
  • 寄生電容和阻抗會增大開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗,影響DC-DC效率;

② 單點接地

單點接地,指的是信號地和功率地進行單點接地,功率地上會有比較大的開關(guān)噪聲,所以需要盡量避免對敏感小信號造成干擾,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單獨連接到信號地的網(wǎng)絡(luò);
 

下圖是TI的一個開發(fā)板的layout,紅色為上管開時的電流路徑,藍色為下管開時的電流路徑;如下的layout有如下比較好的優(yōu)點:

① 輸入輸出電容的GND用銅皮進行連接,擺件時,兩者的地盡量放一起;

② DC-DC Ton和Toff時的電流路徑都很短;

③ 右邊小信號是單點接地,距離比較遠,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

3. 實例

如下給出一個典型DC-DC BUCK電路的layout,SPEC中給出如下幾點:

  • 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,反饋電阻和補償元件盡可能靠近芯片;
  • SW遠離敏感信號,如FB;
  • 將VIN、SW,特別是GND分別連接到一個大的銅區(qū),以冷卻芯片,提高熱性能和長期可靠性;



 


DC-DC BUCK典型電路



 layout指導(dǎo)

4. 小結(jié)一下

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都會給出layout指導(dǎo),可參考進行設(shè)計。



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