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DC/DC

配置DC/DC轉換器的機板電路

小結

在DC/DC轉換器設計篇“DC/DC轉換器的PCB板佈局”中,曾對以下項目進行了介紹。本文將匯總各項目的關鍵字作為總結。

首先,在“PCB佈局的要點”中介紹了整體通用的要點。這些是最全面清晰的要點總結,因此在這裡也先列出這些要點。

PCB佈局的要點(整體)

  • 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
  • 必要時配置散熱孔
  • 電感可使來自開關節點的輻射雜訊最小化,因此,雖然重要程度僅次於輸入電容,也需要配置於IC的附近
  • 銅箔圖形面積不要過大
  • 輸出電容配置於電感附近
  • 回饋路徑的佈線儘量遠離電感和二極體等的噪音源
  • 拐角佈線圓弧狀
  1. 降壓型轉換器工作時的電流路徑

    關鍵要點

    ・進行PCB板佈局(設計)時,瞭解降壓型轉換器的電流路徑是非常重要的。

    ・開關穩壓器的開關動作引發的電流急劇ON/OFF,如果不經由恰當的佈局來處理,將對電路工作和其他產生不良影響。

  2. 開關節點的振鈴

    關鍵要點

    ・實際的印刷電路板中,存在電路圖中沒有的寄生電容和寄生電感。

    ・寄生成分可能引發振鈴等問題。

    ・PCB板佈局要記住這些要點,爭取最佳佈局。

  3. 輸入電容和二極體的配置

    關鍵要點

    ・最好最先從輸入電容器和二極體的配置開始。

    ・將輸入電容器和二極體在與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。

  4. 散熱孔的配置

    關鍵要點

    ・散熱孔是利用貫通PCB板的頻道(過孔)使熱量傳導到背面來散熱的手法。

    ・散熱孔要配置在發熱體的正下方或盡可能靠近發熱體。

  5. 電感的配置

    關鍵要點

    ・電感要儘量配置在IC附近。

    ・銅箔面積不可過大。

    ・電感的正下方不可配置GND層。也要極力避免配置訊號線。

    ・電感引腳的佈線不要太近。

  6. 輸出電容的配置

    關鍵要點

    ・輸出電容器要儘量配置在電感附近。

    ・為減少高頻雜訊的傳導,CIN的GND和CO的GND要離開1~2cm配置。

  7. 回饋路徑的佈線

    關鍵要點

    ・輸出端的回饋信號線要遠離開關節點。如果引發雜訊將可能導致誤差或誤動作。

    ・還有一種方法是經由過孔在PCB板背面佈線。

  8. 接地

    關鍵要點

    ・AGND和PGND需要分離,原則上PGND不要分隔且配置在頂層。

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

    ・共用地、信號地和PGND的連接,要在開關雜訊較少的輸出電容器附近的PGND進行。

  9. 銅箔的電阻和電感

    關鍵要點

    ・瞭解PCB板的基本結構。

    ・銅箔的電阻表現為電壓降,具有溫度依存性。

    ・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

  10. 雜訊對策:拐角佈線、傳導、輻射

    關鍵要點

    ・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。

    ・雜訊引腳電壓(傳導射極,Conducted Emission)的對策是根據雜訊頻率來選用磁珠或π型濾波器。

    ・雜訊電場強度(輻射雜訊)的對策是最佳化輸入電容配置和調整開關波形的陡峭程度。

  11. 雜訊對策:緩衝電路、自舉電阻、閘極電阻

    關鍵要點

    ・緩衝電路可減少開關的振鈴,但效果和損耗之間存在權衡(Trade-off)關係。

    ・自舉電路增加電阻可減少上升時的雜訊,但MOSFET的開關損耗會增加。

    ・在閘極插入電阻可降低上升和下降時的雜訊,但MOSFET的損耗會增加。另外,如果是MOSFET內建型的IC則無法插入電阻。

至此,“DC/DC轉換器的PCB板佈局”介紹完畢。


週邊元件的選擇和PCB佈局