先拋出問(wèn)題:線(xiàn)圈應該放在哪里?
用于電壓轉換的開(kāi)關(guān)穩壓器使用電感來(lái)臨時(shí)存儲能量。這些電感的尺寸通常非常大,必須在開(kāi)關(guān)穩壓器的印刷電路板(PCB)布局中為其安排位置。這項任務(wù)并不難,因為通過(guò)電感的電流可能會(huì )變化,但并非瞬間變化。變化只可能是連續的,通常相對緩慢。
開(kāi)關(guān)穩壓器在兩個(gè)不同路徑之間來(lái)回切換電流。這種切換非?,具體切換速度取決于切換邊緣的持續時(shí)間。開(kāi)關(guān)電流流經(jīng)的走線(xiàn)稱(chēng)為熱回路或交流電流路徑,其在一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)下傳導電流,在另一個(gè)開(kāi)關(guān)狀態(tài)下不傳導電流。在 PCB 布局中,應使熱回路面積小且路徑短,以便 限度地減小這些走線(xiàn)中的寄生電感。寄生走線(xiàn)電感會(huì )產(chǎn)生無(wú)用的電壓失調并導致電磁干擾(EMI)。

圖 1. 用于降壓轉換的開(kāi)關(guān)穩壓器(帶如虛線(xiàn)所示的關(guān)鍵熱回路)。
圖 1 所示為一個(gè)降壓調節器,其中關(guān)鍵熱回路顯示為虛線(xiàn)?梢钥闯,線(xiàn)圈 L1 不是熱回路的一部分。因此,可以假設該電感器的放置位置并不重要。使電感器位于熱回路以外是正確的——因此在 個(gè)實(shí)例中,安放位置是次要的。不過(guò),應該遵循一些規則。
不得在電感下方(PCB 表面或下方都不行)、在內層里或 PCB 背面布設敏感的控制走線(xiàn)。受電流流動(dòng)的影響,線(xiàn)圈會(huì )產(chǎn)生磁場(chǎng),結果會(huì )影響信號路徑中的微弱信號。在開(kāi)關(guān)穩壓器中,一個(gè)關(guān)鍵信號路徑是反饋路徑,其將輸出電壓連接到開(kāi)關(guān)穩壓器 IC 或電阻分壓器。
還應注意,實(shí)際線(xiàn)圈既有電容效應,也有電感效應。 個(gè)線(xiàn)圈繞組直接連接到降壓開(kāi)關(guān)穩壓器的開(kāi)關(guān)節點(diǎn),如圖 1 所示。結果,線(xiàn)圈里的電壓變化與開(kāi)關(guān)節點(diǎn)處的電壓一樣強烈而迅速。由于電路中的開(kāi)關(guān)時(shí)間非常短且輸入電壓很高,PCB 上的其他路徑上會(huì )產(chǎn)生相當大的耦合效應。因此,敏感的走線(xiàn)應該遠離線(xiàn)圈。

圖 2. 帶有線(xiàn)圈安放位置的 ADP2360 降壓轉換器的示例電路。
圖 2 所示為 ADP2360 的示例布局。在本圖中,圖 1 中的重要熱回路標為綠色。從圖中可見(jiàn),黃色反饋路徑離線(xiàn)圈 L1 有一定距離。它位于 PCB 的內層。
一些電路設計者甚至不希望線(xiàn)圈下的 PCB 中有任何銅層。例如,它們會(huì )在電感下方提供切口,即使在接地平面層中也是如此。其目標是防止線(xiàn)圈下方接地平面因線(xiàn)圈磁場(chǎng)形成渦流。這種方法沒(méi)有錯,但也有爭論認為,接地平面要保持一致,不應中斷:
1、用于屏蔽的接地平面在不中斷時(shí)效果 。
2、PCB 的銅越多,散熱越好。
3、即使產(chǎn)生渦流,這些電流也只能局部流動(dòng),只會(huì )造成很小的損耗,并且幾乎不會(huì )影響接地平面的功能。
因此,同意接地平面層,甚至是線(xiàn)圈下方,也應保持完整的觀(guān)點(diǎn)。
總之,我們可以得出結論,雖然開(kāi)關(guān)穩壓器的線(xiàn)圈不是臨界熱回路的一部分,但不在線(xiàn)圈下方或靠近線(xiàn)圈處布敏感的控制走線(xiàn)卻是明智的。PCB 上的各種平面——例如,接地平面或 VDD 平面(電源電壓)——可以連續構造,無(wú)需切口。