DC-DC的電路比LDO會(huì )復雜很多,噪聲也更大,布局和layout要求更高,layout的好壞直接影響DC-DC的性能,所以了解DC-DC的layout至關(guān)重要。
01 Bad layout
EMI,DC-DC的SW管腳上面會(huì )有較高的dv/dt, 比較高的dv/dt會(huì )引起比較大的EMI干擾;
地線(xiàn)噪聲,地走線(xiàn)不好,會(huì )在地線(xiàn)上面會(huì )產(chǎn)生比較大的開(kāi)關(guān)噪聲,而這些噪聲會(huì )影響到其它部分的電路;
布線(xiàn)上產(chǎn)生電壓降,走線(xiàn)太長(cháng),會(huì )使走線(xiàn)上產(chǎn)生壓降,而降低整個(gè)DC-DC的效率;
02 一般原則
開(kāi)關(guān)大電流回路盡量短;
信號地和大電流地(功率地)單獨走線(xiàn),并在芯片GND處單點(diǎn)連接;
① 開(kāi)關(guān)回路短
下圖中紅色LOOP1為DC-DC高邊管導通,低邊管關(guān)閉時(shí)的電流流向;綠色LOOP2的為高邊管關(guān)閉,低邊管開(kāi)啟時(shí)的電流流向;
為使這兩個(gè)回路盡量小,引入更少的干擾,需要遵從如下幾點(diǎn)原則:
電感盡量靠近SW管腳;
輸入電容盡量靠近VIN管腳;
輸入輸出電容的地盡量靠近PGND腳;
使用鋪銅的方式走線(xiàn);

為什么要這么做?
走線(xiàn)過(guò)細過(guò)長(cháng)會(huì )增大阻抗,大電流在此大阻抗上會(huì )產(chǎn)生比較高的紋波電壓;
走線(xiàn)過(guò)細過(guò)長(cháng)會(huì )增大寄生電感,此電感上耦合開(kāi)關(guān)噪聲,影響DC-DC穩定性,造成EMI問(wèn)題;
寄生電容和阻抗會(huì )增大開(kāi)關(guān)損耗和導通損耗,影響DC-DC效率;
② 單點(diǎn)接地
單點(diǎn)接地,指的是信號地和功率地進(jìn)行單點(diǎn)接地,功率地上會(huì )有比較大的開(kāi)關(guān)噪聲,所以需要盡量避免對敏感小信號造成干擾,如FB反饋管腳。
大電流地:L,Cin,Cout,Cboot連接到大電流地的網(wǎng)絡(luò );
小電流地:Css,Rfb1,Rfb2單獨連接到信號地的網(wǎng)絡(luò );

下圖是TI的一個(gè)開(kāi)發(fā)板的layout,紅色為上管開(kāi)時(shí)的電流路徑,藍色為下管開(kāi)時(shí)的電流路徑;如下的layout有如下比較好的優(yōu)點(diǎn):
① 輸入輸出電容的GND用銅皮進(jìn)行連接,擺件時(shí),兩者的地盡量放一起;
② DC-DC Ton和Toff時(shí)的電流路徑都很短;
③ 右邊小信號是單點(diǎn)接地,距離比較遠,免受左邊大電流開(kāi)關(guān)噪聲的影響;
TI某開(kāi)發(fā)板的DC-DC PCB layout
03 實(shí)例
如下給出一個(gè)典型DC-DC BUCK電路的layout,SPEC中給出如下幾點(diǎn):
輸入電容,高邊MOS管,和續流二極管形成的開(kāi)關(guān)回路盡可能小和短;
輸入電容盡可能靠近Vin Pin腳;
確保所有反饋連接短而直接,反饋電阻和補償元件盡可能靠近芯片;
SW遠離敏感信號,如FB;
將VIN、SW,特別是GND分別連接到一個(gè)大的銅區,以冷卻芯片,提高熱性能和長(cháng)期可靠性;

DC-DC BUCK典型電路
layout指導
04 小結一下
DC-DC電路的layout至關(guān)重要,直接影響到DC-DC的工作穩定性和性能,一般DC-DC芯片的SPEC都會(huì )給出layout指導,可參考進(jìn)行設計。
今天的文章內容到這里就結束了,希望對你有幫助。 |