超实用!几条DC-DC PCB layout建议
内容提要
在DC-DC芯片应用设计中,合理的PCB布局对芯片性能至关重要。不合理的布局会导致性能下降、工作不稳定、EMI辐射增加等问题。要关注高电流路径、配置输入电容和电感、布线反馈路径等。
延伸解读
高电流环路:EMI控制的重点
DC-DC芯片开关过程中存在输入和输出两个高电流环路,每个环路都像天线一样辐射能量,辐射强度与环路面积成正比。因此,减小环路面积是降低EMI的关键。对于BUCK芯片,输入环路电流跳变,di/dt大,应优先优化;而BOOST芯片则优先优化输出回路。布局时需根据拓扑类型有所侧重。
输入电容与电感布局的细节
输入电容应尽量靠近芯片引脚,并让电源先经过电容再进入芯片,以减小输入环路。大容量电容频率特性差,需并联高频去耦电容。电感应靠近SW引脚,用覆铜减小寄生参数,但SW节点面积要小以避免天线效应。自举电路也需靠近SW引脚,缩短高频路径。
反馈网络:远离噪声,精准采样
FB分压电阻阻值较高,易受干扰,应远离电感、SW节点等噪声源。其信号地需与功率地隔离并单点连接,避免大电流地干扰小信号地。采样点应靠近输出电容,以获取准确的输出电压。这些措施有助于提高输出电压精度和系统稳定性。
Q&A
为什么DC-DC芯片的PCB布局如此重要?
合理的PCB布局对DC-DC芯片的最佳性能表现至关重要。不合理的布局会导致芯片性能变差,例如线性度下降、带载能力下降、工作不稳定、EMI辐射增加、输出噪声增加,严重时可能直接导致芯片损坏。
在DC-DC布局中,如何减小高电流环路的面积?
应尽量减小开关高电流环路的面积。对于BUCK芯片,优先优化输入环路布线;对于BOOST芯片,优先优化输出回路布线。因为输入回路电流跳变,会产生较大的di/dt,更容易引起EMI问题。
BUCK芯片的输入电容应该如何配置?
输入电容应尽可能靠近芯片引脚放置,让电源先经过输入电容再进入芯片内部。大容量输入电容通常频率特性差,需并联高频去耦电容。对于电流容量小的电源(IO≤1A),有时可用一个陶瓷电容兼具两者功能。
电感的布局有哪些注意事项?
电感要靠近芯片SW引脚放置,以减小输入环路面积。以覆铜方式走线减小寄生电感、电阻。SW节点要以最小面积处理大电流,防止铜箔面积过大增加EMI。电感附近不要走敏感信号线。自举电路要尽量靠近SW引脚以缩短高频流通路径。
输出电容应该如何放置?
在降压转换器中,由于向输出串联接入电感器,输出电流平滑,输出电容应靠近电感放置。
反馈路径的布线有哪些要求?
FB反馈网络的分压电阻阻值较大,易受干扰,应远离噪声源如电感、SW、续流二极管等。FB、COMP脚的信号地应尽可能与功率地隔离开,然后单点相连。FB的分压电阻要从VOUT上采样,采样点靠近输出电容处才能获得更准确的实际输出电压值。