在DC-DC芯片的應用設計中，PCB布板是否合理對于芯片能否表現出其最優(yōu)性能有著(zhù)至關(guān)重要的影響。不合理的PCB布板會(huì )造成芯片性能變差如線(xiàn)性度下降（包括輸入線(xiàn)性度以及輸出線(xiàn)性度）、帶載能力下降、工作不穩定、EMI輻射增加、輸出噪聲增加等，更嚴重的可能會(huì )直接造成芯片損壞。
一般DC-DC芯片的使用手冊中都會(huì )有其對應的PCB布板設計要求以及布板示意圖，本次我們就以同步BUCK芯片為例簡(jiǎn)單講一講關(guān)于DC-DC芯片應用設計中的PCB Layout設計要點(diǎn)。
1、關(guān)注芯片工作的大電流路徑
DC-DC芯片布板需遵循一個(gè)非常重要的原則，即開(kāi)關(guān)大電流環(huán)路面積盡可能小。下圖所示的BUCK拓補結構中可以看到芯片開(kāi)關(guān)過(guò)程中存在兩個(gè)大電流環(huán)路。紅色為輸入環(huán)路，綠色為輸出環(huán)路。每一個(gè)電流環(huán)都可看作是一個(gè)環(huán)路天線(xiàn)，會(huì )對外輻射能量，引起EMI問(wèn)題，輻射的大小與環(huán)路面積呈正比。
（注意：當芯片引腳設置不足以讓我們同時(shí)兼顧輸入環(huán)路與輸出環(huán)路最小時(shí)，對于BUCK而言，應優(yōu)先考慮輸入部分回路布線(xiàn)最優(yōu)化。因為輸出回路中電流是連續的，而輸入回路中電流是跳變的，會(huì )產(chǎn)生較大的di/dt，會(huì )引起EMI問(wèn)題的可能性更高。如果是BOOST芯片，則應優(yōu)先考慮輸出回路布線(xiàn)最優(yōu)化。）
2、輸入電容的配置
- 對于BUCK芯片而言，要想使輸入環(huán)路盡可能小，輸入電容應盡可能靠近芯片引腳放置
- 為了讓電容濾波效果更好，讓電源先經(jīng)過(guò)輸入電容，再進(jìn)入芯片內部
- CIN 使用的大容量電容器，一般情況下頻率特性差，所以要與 CIN 并聯(lián)頻率特性好的高頻率去耦電容器 CBYPASS
- 電流容量小的電源（IO≤1A）場(chǎng)合，容量值也變小，所以有時(shí)可用1個(gè)陶瓷電容器兼具CIN 和 CBYPASS 功能
3、電感的配置
- 對于BUCK芯片而言，要想使輸入環(huán)路盡可能小，電感要靠近芯片SW引腳放置
- 以覆銅方式走線(xiàn)減小寄生電感、電阻
- SW節點(diǎn)要以最小面積處理大電流，防止銅箔面積變大會(huì )起到天線(xiàn)的作用，使 EMI 增加
- 電感附近不要走敏感信號線(xiàn)
- 自舉電路這一塊，自舉電路要盡量去靠近 SW pin 腳來(lái)縮短整個(gè)高頻的流通路徑
附上溫升10℃時(shí)，PCB板的線(xiàn)寬、覆銅厚度與通過(guò)電流的對應關(guān)系供參考。
4、輸出電容的配置
- 降壓轉換器中，由于向輸出串聯(lián)接入電感器，所以輸出電流平滑
- 輸出電容靠近電感放置
5、反饋路徑的布線(xiàn)
- 通常FB反饋網(wǎng)絡(luò )處的分壓電阻都采用K級，10K級或上百K的阻值，阻值越大，越容易受干擾，應遠離各種噪聲源如電感、SW、續流二極管等
- FB、COMP腳的信號地盡可能地與走大電流的功率地隔離開(kāi)，然后進(jìn)行單點(diǎn)相連，盡量不要讓大電流信號的地 去干擾到小信號電流的地
- FB的分壓電阻要從VOUT上進(jìn)行采樣，采樣點(diǎn)要靠近輸出電容處才能獲得更準確的實(shí)際輸出電壓值
接著(zhù)上次的講
6、適當增加散熱焊盤(pán)及過(guò)孔輔助散熱
- 對于采用自帶散熱片封裝形式的大電流的芯片，我們要適當增加散熱焊盤(pán)以及過(guò)孔來(lái)輔助散熱。
- 一般情況下，散熱片都在芯片內部與地進(jìn)行電氣相連，所以過(guò)孔的作用就是將芯片的地連接到整個(gè)主板的地層上去，利用更大面積的地層覆銅來(lái)輔助散熱。
7、拐角布線(xiàn)
- 如果將拐角布線(xiàn)彎成直角，轉角處的阻抗就會(huì )發(fā)生變化
- 因此電流波形混亂引起反射
- 開(kāi)關(guān)節點(diǎn)等頻率高的布線(xiàn)導致EMI 惡化
- 轉角彎曲成 45°和圓弧
- 彎曲的半徑越大阻抗變化越小
8、布線(xiàn)步驟匯總完成
√ 關(guān)注芯片工作過(guò)程中的大電流環(huán)路，使其環(huán)路面積盡可能小。BUCK芯片尤其關(guān)注其輸入環(huán)路，BOOST芯片尤其關(guān)注其輸出環(huán)路
√ 輸入電容靠近芯片引腳放置
√ 開(kāi)關(guān)節點(diǎn)SW用最小面積處理大電流
√ 輸出電容靠近電感放置
√ 反饋路徑要遠離電感和二極管等噪音源進(jìn)行布線(xiàn)
√ 拐角布線(xiàn)要彎曲
9、PCB layout 示例
LC2633 (28V, 3A, 500KHz 同步降壓芯片)
•最大輸入電壓28V
•輸出電流最大3A
•0.8VFB
•3μA關(guān)斷電流
•限流保護
•過(guò)熱保護
•輸入欠壓保護
•短路保護
•ESOP-8封裝
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