DC-DC｜設計編
輸入電容和二極體的配置
2018.04.05
重點
・最好最先從輸入電容和二極體的配置開始。
・將輸入電容和二極體在與IC引腳相同的面，盡可能地配置在IC最近處是鐵則。
・寄生電感會導致雜訊，因此導通孔的使用需要充分探討。電流開關的位置需要注意。
接下來就具體的元件配置進行介紹。本次介紹以下項目中的第三項“輸入電容和二極體的配置”。
輸入電容和二極體的配置
接下來介紹的PCB板佈局將以介紹電流路徑時使用的右側電路為基礎。請回憶本電路的同時看PCB板佈局圖。
首先，配置最重要的元件——輸入電容和二極體。
本章的最開始的“DC-DC转换器的PCB板布局概述”中的“PCB 佈局的要點”中提到“將輸入電容和二極體在與IC引腳相同的面，盡可能地配置在IC最近處”。這顯然是非常重要的要點，所以請務必記住。
輸入電容在電流電容較小的電源（IO≤1A）時，電容值也變小，因此有時1個陶瓷電容即可同時充當CIN和CBYPASS。這是因為陶瓷電容隨著電容值變小，其頻率特性變好。但是，不同陶瓷電容的頻率特性不同，因此需要確認實際使用產品的頻率特性。
CIN所用的大容值電容，如以下所示，一般特別頻率特性較差，因此，需要與CIN並聯配置頻率特性優異的高頻用去耦電容CBYPASS。
CBYPASS請使用表面貼裝型的疊層陶瓷電容。
Figure 2. 陶瓷電容的頻率特性
Figure 3-a. 理想的輸入電容配置
接下來，通過實際的佈局來介紹好的例子和不好的例子。
Figure 3-a表示理想的輸入電容佈局例。CBYPASS配置於與IC引腳相同面的最近處。
Figure 3-b. CBYPASS配置於與IC相同面的最近處時，
CIN2cm左右也沒問題
與之相對， Figure 3-b為妥協的例子。
CBYPASS供給大部分脈衝狀的電流，因此大容量電容CIN如Figure 3-b所示，離開2cm左右也沒問題，但請遵循前面提到的“盡可能地接近IC”。
Figure 3-c. 將CIN配置於背面時
擔心紋波電壓増加
因空間原因無法在IC相同面配置CIN時，以正確配置了CBYPASS為前提，可如Figure3-c所示，借助導通孔配置於背面。
但是，此時，可能能夠回避雜訊相對風險，但因導通孔電阻的影響，在大電流時紋波電壓可能會増加，因此需要進行實際確認。
Figure 3-d. 不可進行的輸入電容配置，
受導通孔電感影響雜訊増加
下面的Figure 3-d為CBYPASS和CIN配置於背面的佈局。
本佈局受導通孔的電感成分影響，電壓雜訊増加，因此絕對不可進行這樣的佈局。
Figure 3-e. 理想的續流二極體的配置
Figure 3-e 為CBYPASS、CIN及二極體D1的理想佈局。
CBYPASS配置於IC的VIN引腳及GND引腳最近處是非常重要的。
但是，降壓型轉換器時，即使將CBYPASS配置於IC的最近處，CIN的接地也存在數百MHz的高頻。因此，建議CIN的接地和輸出電容CO的接地離開1cm～2cm進行配置。
二極體D1也配置於與IC引腳同面的最近處。二極體使用最短且較寬的佈線，需要直接連接於IC的開關引腳和GND引腳。
借助導通孔配置於背面時，受導通孔電感的影響，雜訊將增加，因此絕對不可借助導通孔。
Figure 3-f. 不理想的二極體佈局
Figure 3-f是不好的二極體佈局示例。
CBYPASS、IC的IN引腳及GND引腳的距離較遠，因此受佈線電感的影響產生電壓雜訊/振鈴。
二極體、IC的開關引腳和GND引腳和的距離較遠，因此佈線電感増加，尖峰雜訊變大。
CBYPASS的配置不當，即未接近配置時，受佈線長度或導通孔影響寄生電感增加。從而隨著開關而產生較大振鈴。
此外，到輸入電容的環路成為天線，雜訊輻射到周邊。
下面的波形是CBYPASS離開2mm時和10mm時的波形。可見振鈴明顯變大。
前面的說明中也略有提到，這是因為佈局的影響非常直接地顯示出來的結果。在實際的佈局工作中，可能有時不得不妥協。但是，請儘量將妥協部分控制在最低限度，爭取達到理想佈局。
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