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2021.12.08 DC/DC

總結

升壓型DC/DC轉換器的PCB佈局

到目前為止,我們用了11篇文章介紹了升壓型DC/DC轉換器的電路板佈局相關內容。本文將彙整升壓型DC/DC轉換器的電路板佈局中的關鍵要點和每篇文章的連結作為本系列的結束篇。

升壓型DC/DC轉換器的PCB板佈局

PCB佈局設計的重要性

關鍵要點:

・在設計開關電源時,實裝PCB板的佈局設計與電路設計同樣重要。

・本文中介紹升壓型DC/DC轉換器的PCB佈局。

升壓型DC/DC轉換器的電流路徑路

關鍵要點:

・進行PCB佈局設計時,瞭解電路的電流路徑和所流電流的性質是非常重要的(不僅局限於升壓型DC/DC轉換器)。

・切換MOSFET的ON和OFF時的電流差在PCB板佈局中非常重要,需要格外注意。

安裝PCB板佈局的步驟

關鍵要點:

・PCB佈局要根據電路的電流路徑和電流特性進行設計。。

輸入電容的配置

關鍵要點:

・CIBYPASS必須配置在裝有IC的同一面,並盡可能地配置在IC的輸入引腳旁邊。

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

・如果可以同時確保大電流供應和對高頻切換電流的高速響應,則CIN與CIBYPASS可以複用1個陶瓷電容。

輸出電容和續流二極體的配置

關鍵要點:

・如果輸出電流較小,則輸出電容的電容可以相對較小,因此一個陶瓷電容即可用作輸出電容也可以用作高頻用去耦電容。

・續流二極體要配置在與IC和輸出電容相同面的最近處。

・如果二極體和開關MOSFET連接的節點的佈線過長,則由佈線電感引起的高頻尖峰雜訊會疊加在輸出上。

・可以使用緩衝電路來處理尖峰雜訊,但要注意緩衝電路產生的損耗。

電感的配置

關鍵要點:

・電感應配置在切換MOSFET Q2的附近,並且佈線的銅箔面積不可過大。

・電流耐受能力是決定佈線寬度的因素之一,建議選擇具有足夠餘量的寬度。

・電感的正下方不可配置接地層。非接地的訊號線也應儘量避免。

・不得不在電感的正下方佈線時,應使用漏磁較少的閉磁路電感。

・電感引腳間距離不能過近。

散熱孔的配置

關鍵要點:

・如果僅安裝在PCB上散熱不充分,則可以設置散熱孔以將熱量傳導到PCB板的另一側從而降低熱阻。

・為提高散熱孔的熱導率,建議採用可電鍍填充的內徑0.3mm左右的小孔徑導通孔

・如果孔徑過大,在回流焊處理製程可能會發生焊料爬越問題。

・散熱孔的間隔為1.2mm左右,配置於IC封裝背面散熱片的正下方。

・僅在IC背面散熱片的正下方設置散熱孔散熱不充分時,可在IC周圍配置散熱孔。

・如果IC背面散熱片具有接地電位,則即使銅箔圖案面積較大也不會對EMI產生不利影響。

回饋路徑的佈線

關鍵要點:

・回饋路徑的電阻高,容易受雜訊干擾。

・如果回饋路徑的佈線受到雜訊干擾,則輸出電壓可能會產生誤差,或運行可能會變得不穩定。

・進行回饋路徑佈線時,請注意本文中的四點注意事項。

接地

關鍵要點:

・在升壓型DC/DC轉換器的電路板佈局中,AGND和PGND需要分離。

・原則上,將PGND配置在頂層而無需分隔。

・如果分隔PGND而經由過孔在背面連接,則受過孔電阻和電感的影響,損耗和雜訊將會增加。

・多層電路板在內層或背面配置接地層時,需要注意與高頻開關雜訊較多的輸入端和二極體PGND之間的連接。

・頂層PGND與內層PGND的連接,要透過多個過孔連接,以降低電阻,減少直流損耗。

・公共接地或訊號接地與PGND的連接要在高頻切換雜訊較少的輸出電容附近的PGND進行,不可在雜訊較多的輸入端或二極體附近的PGND連接。

同步整流型的佈局

關鍵要點:

・在升壓型DC/DC轉換器的電路板佈局中,二極體整流和同步整流的電路板佈局要點基本相同。

銅箔的電阻和電感

關鍵要點:

・銅箔的電阻表現為電壓降,具有溫度依賴性。

・在升壓型DC/DC轉換器的電路板佈局中,要注意銅箔的電感在某些情況下會引發高電壓。

・要降低電感值,縮短佈線是有效方法。

拐角佈線與雜訊之間的關係

關鍵要點:

・在升壓型DC/DC轉換器的電路板佈局中,拐角佈線要設計為圓弧狀,以減少佈線電阻的變化並抑制雜訊。

週邊元件的選擇和PCB佈局