硬件设计电源系列文章-DCDC转换器布局设计

概要

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例如：

本文主要DCDC转换器布局方面的知识。

整体架构流程

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开关电源电路模型

   布线L的长度1mm等效1nH； MOSFET的上升时间(tr)和下降时间(tf)为几ns。 开关节点的振铃频率与MOSFET的tr和tf相关。 

    布线L长度10mm， 寄生电容1nF,开关压差5V约带来2V的振铃

技术名词解释

Layout：是属于动画专用名词，也是比较少见的工作，在工作性质上接近中文的“构图”，只有在一些剧场版作品可能采用，例如设计多层次背景，令每层背景移动速度不同，就能表现出逼真写实的远近距离感。目前，在电子设计领域layout被越来越多的谈及，其主要是指PCB的布局布线，Layout的好坏已经直接影响到消费电子产品的性能。 Layout是属于动画专用名词，根据导演（或者其他人）所画的分镜表画出来的“设计图”，原画要根据Layout来画。Layout集成了分镜头的六要素：空间关系、镜头运动、镜头时间、分解动作、台词、以及文字说明。但是每一点都要做的更深入，更具体。

Cbypass：旁路电容是可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路滤掉的电容。 对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling，也称退耦）电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。

技术细节

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1.开关电源PCB布局要点

输入电容和二极管布置在IC引脚相同的面，尽可能与IC引脚靠近；

功耗较大时配置散热孔；

电感可以使开关辐射最小化，重要程度仅次于输入电容，也要放置在IC附近；

铜箔面积不要过大；

输出电容放置于电感附近；

反馈路径的走线尽量远离电感和二极管等噪声源，

2.输入电容的放置

下图理想电容放置位置

 实际情况，布局有时很难做到，折中的电容位置；

 有时甚至放在背面，Cin因空间原因放置在背面，大电流时纹波电压会增加

Cbypass不能放置到背面。

3.二极管的放置 

   二极管应放置于IC引脚同面的最近处； 二极管使用最短且较宽的布线，需要直接连接于IC的开关引脚和GND引脚，理想的二极管位置。

4.散热孔的放置

      建议采用电镀填充的内径0.3mm（12mil）的散热孔； 孔径过大时，在回流焊处理工序会产生焊料爬越问题； 散热孔的间距为1.2mm左右，放置与散热面正下方； 散热面正下方放置如果不足时，可在IC外围放置散热孔。

5.反馈路径的走线

a)反馈引脚输入阻抗高，因此该引脚与电阻分割电路的输出用短线连接；

b)检测电压的输出位置，连接于输出电容器的两端或者输出电容器之后。

c)电阻分压电路的走线平行且接近，这样抗噪性能更好；

d)走线与电感和二极管的开关节点保持一定距离；

小结

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主要DCDC转换器布局方面的知识。欢饮各位交流，后面还会继续分享总结电源设计相关的知识与案例。