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2021.07.07 DC/DC

总结

升压型DC/DC转换器的PCB布局

到目前为止,我们用了11篇文章介绍了升压型DC/DC转换器的电路板布局相关内容。本文将汇总升压型DC/DC转换器的电路板布局中的关键要点和每篇文章的链接作为本系列的结束篇。

升压型DC/DC转换器的PCB板布局

PCB布局设计的重要性

关键要点:

・在设计开关电源时,实装PCB板的布局设计与电路设计同样重要。

・本文中介绍升压型DC/DC转换器的PCB布局。

升压型DC/DC转换器的电流路径

关键要点:

・进行PCB布局设计时,了解电路的电流路径和所流电流的性质是非常重要的(不仅局限于升压型DC/DC转换器)。

・开关MOSFET的ON和OFF时的电流差在PCB板布局中非常重要,需要格外注意。

安装PCB板布局的步骤

关键要点:

・PCB布局要根据电路的电流路径和电流特性进行设计。

输入电容器的配置

关键要点:

・CIBYPASS必须配置在装有IC的同一面,并尽可能地配置在IC的输入引脚旁边。

・如果CIBYPASS是理想配置,则CIN也可以配置在距离IC有2cm左右的位置。另外,也可以配置到背面。

・如果可以同时确保大电流供应和对高频开关电流的高速响应,则CIN与CIBYPASS可以复用1个陶瓷电容器。

输出电容器和续流二极管的配置

关键要点:

・如果输出电流较小,则输出电容器的电容可以相对较小,因此一个陶瓷电容器即可用作输出电容器也可以用作高频用去耦电容器。

・续流二极管要配置在与IC和输出电容器相同面的最近处。

・如果二极管和开关MOSFET连接的节点的布线过长,则由布线电感引起的高频尖峰噪声会叠加在输出上。

・可以使用缓冲电路来处理尖峰噪声,但要注意缓冲电路产生的损耗。

电感的配置

关键要点:

・电感应配置在开关MOSFET Q2的附近,并且布线的铜箔面积不可过大。

・电流耐受能力是决定布线宽度的因素之一,建议选择具有足够余量的宽度。

・电感的正下方不可配置接地层。非接地的信号线也应尽量避免。

・不得不在电感的正下方布线时,应使用漏磁较少的闭磁路电感。

・电感引脚间距离不能过近。

散热孔的配置

关键要点:

・如果仅安装在PCB上散热不充分,则可以设置散热孔以将热量传导到PCB板的另一侧从而降低热阻。

・为提高散热孔的热导率,建议采用可电镀填充的内径0.3mm左右的小孔径导通孔。

・如果孔径过大,在回流焊处理工序可能会发生焊料爬越问题。

・散热孔的间隔为1.2mm左右,配置于IC封装背面散热片的正下方。

・仅在IC背面散热片的正下方设置散热孔散热不充分时,可在IC周围配置散热孔。

・如果IC背面散热片具有接地电位,则即使铜箔图案面积较大也不会对EMI产生不利影响。

反馈路径的布线

关键要点:

・反馈路径的阻抗高,容易受噪声干扰。

・如果反馈路径的布线受到噪声干扰,则输出电压可能会产生误差,或运行可能会变得不稳定。

・进行反馈路径布线时,请注意本文中的四点注意事项。

接地

关键要点:

・在升压型DC/DC转换器的电路板布局中,AGND和PGND需要分离。

・原则上,将PGND配置在顶层而无需分隔。

・如果分隔PGND而经由过孔在背面连接,则受过孔电阻和电感的影响,损耗和噪声将会增加。

・多层电路板在内层或背面配置接地层时,需要注意与高频开关噪声较多的输入端和二极管PGND之间的连接。

・顶层PGND与内层PGND的连接,要通过多个过孔连接,以降低阻抗,减少直流损耗。

・公共接地或信号接地与PGND的连接要在高频开关噪声较少的输出电容器附近的PGND进行,不可在噪声较多的输入端或二极管附近的PGND连接。

同步整流型的布局

关键要点:

・在升压型DC/DC转换器的电路板布局中,二极管整流和同步整流的电路板布局要点基本相同。

铜箔的电阻和电感

关键要点:

・铜箔的电阻表现为电压降,具有温度依赖性。

・升压型DC/DC转换器的电路板布局中,要注意铜箔的电感在某些情况下会引发高电压。

・要降低电感值,缩短布线是有效方法。

拐角布线与噪声之间的关系

关键要点:

・在升压型DC/DC转换器的电路板布局中,拐角布线要设计为圆弧状,以减少布线阻抗的变化并抑制噪声。

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