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如何设计好DC-DC电源,以下几点值得注意

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领卓打样|  楼主 | 2023-11-30 09:06 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
  一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲DCDC电源模块的PCB设计要点有哪些?DC-DC电路PCB设计注意要点。DC-DC电路的PCB设计比LDO会复杂很多,噪声也更大,布局和layout要求更高,layout的好坏直接影响DC-DC的性能,所以了解DC-DC的layout至关重要。
  一、Bad layout
  - EMI,DC-DC的SW管脚上面会有较高的dv/dt, 比较高的dv/dt会引起比较大的EMI干扰;
  - 地线噪声,地走线不好,会在地线上面会产生比较大的开关噪声,而这些噪声会影响到其它部分的电路;
  - 布线上产生电压降,走线太长,会使走线上产生压降,而降低整个DC-DC的效率;
  二、一般原则
  - 开关大电流回路尽量短;
  - 信号地和大电流地(功率地)单独走线,并在芯片GND处单点连接;
  1. 开关回路短
  下图中红色LOOP1为DC-DC高边管导通,低边管关闭时的电流流向;绿色LOOP2的为高边管关闭,低边管开启时的电流流向;
  为使这两个回路尽量小,引入更少的干扰,需要遵从如下几点原则:
  - 电感尽量靠近SW管脚;
  - 输入电容尽量靠近VIN管脚;
  - 输入输出电容的地尽量靠近PGND脚;
  - 使用铺铜的方式走线;
  为什么要这么做?
  - 走线过细过长会增大阻抗,大电流在此大阻抗上会产生比较高的纹波电压;
  - 走线过细过长会增大寄生电感,此电感上耦合开关噪声,影响DC-DC稳定性,造成EMI问题;
  - 寄生电容和阻抗会增大开关损耗和导通损耗,影响DC-DC效率;
  2. 单点接地
  单点接地,指的是信号地和功率地进行单点接地,功率地上会有比较大的开关噪声,所以需要尽量避免对敏感小信号造成干扰,如FB反馈管脚。
  - 大电流地:L,Cin,Cout,Cboot连接到大电流地的网络;
  - 小电流地:Css,Rfb1,Rfb2单独连接到信号地的网络;

  下图是TI的一个开发板的layout,红色为上管开时的电流路径,蓝色为下管开时的电流路径;如下的layout有如下比较好的优点:
  - 输入输出电容的GND用铜皮进行连接,摆件时,两者的地尽量放一起;
  - DC-DC Ton和Toff时的电流路径都很短;
  - 右边小信号是单点接地,距离比较远,免受左边大电流开关噪声的影响;

  TI某开发板的DC-DC PCB layout
  三、实例
  如下给出一个典型DC-DC BUCK电路的layout,SPEC中给出如下几点:
  - 输入电容,高边MOS管,和续流二极管形成的开关回路尽可能小和短;
  - 输入电容尽可能靠近Vin Pin脚;
  - 确保所有反馈连接短而直接,反馈电阻和补偿元件尽可能靠近芯片;
  - SW远离敏感信号,如FB;
  - 将VIN、SW,特别是GND分别连接到一个大的铜区,以冷却芯片,提高热性能和长期可靠性;

  DC-DC BUCK典型电路

  layout指导
  四、总结
  DC-DC电路的layout至关重要,直接影响到DC-DC的工作稳定性和性能,一般DC-DC芯片的SPEC都会给出layout指导,可参考进行设计。
  关于DCDC电源模块的PCB设计要点有哪些?DC-DC电路PCB设计注意要点的知识点,想要了解更多的,可关注领卓PCBA,如有需要了解更多PCB打样、SMT贴片、PCBA加工的相关技术知识,欢迎留言获取!

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沙发
happypcb| | 2023-11-30 09:20 | 只看该作者
DC-DC电路的PCB设计比LDO会复杂很多,噪声也更大,布局和layout要求更高。

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