DCDC電源PCB布局，PCB設計要點-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2024-06-28
DC-DC電源是一種用于將直流（DC）電壓轉換為不同電壓級別的電源。它通過內部的電路和拓撲結構，將輸入電壓調整為所需的輸出電壓，并提供穩定的電力供應。在DCDC電源電路中，PCB的布局對電路功能的實現和良好的各項指標來說都十分重要。
關鍵器件的選擇
1、輸出電感
電感儲存磁能，確保電流穩定輸出。選擇電感時需權衡大小，大電感損耗小但響應慢，小電感快速響應但損耗大。考慮飽和電流，保證濾波效果。
2、分壓電阻
分壓電阻形成分壓網絡，反饋輸出電壓給控制電路，精準控制PWM占空比，穩定輸出電壓值。選擇高精度電阻，確保電路精確性。
3、輸入電容
選擇輸入電容需考慮等效電感和自諧振頻率。大容值電容濾除低頻噪聲，小容值電容濾除高頻噪聲。組合并聯使用可實現優異濾波效果，穩定輸入電壓并濾除交流成分。
4、輸出電容
輸出電容濾除開關紋波，確保輸出電流純凈。容值越大，阻抗越小，紋波更容易流過。選擇合適的輸出電容對電路穩定工作至關重要。
1.在布局之前首先需要查找對應的電源IC手冊，一般芯片手冊里面會包含有最基本的電源電壓電流信息和管腳信息，以及layout guide，如果存在layout guide則按照里面的樣式進行布局布線的復刻即可，因為layout guide是經過驗證的，通常能使芯片的工作狀態達到最佳。
如果沒有layout guide也沒有關系，我們了解完電源以及管腳信息之后按照電源常規要求來做即可。
2.首先需要分析電源的輸入輸出以及續流回路，這三個回路越小越好，，因為每一個電流環都可以看成是一個環路天線，會產生輻射，會引起EMI問題，也會干擾板上其它的電路，而輻射的大小與環路面積呈正比。
3.把輸入輸出以及續流通道的器件先拿出來，其他器件可以先不用管。
4.先擺放輸入/輸出主干道上的器件。
5.濾波器件需合理放置時，濾波電容在電源路徑上保持先大后小原則。
6.在擺放器件時，器件布局盡量緊湊，使電源路徑盡量短。
7.注意留出打孔和鋪銅的空間，以滿足電源模塊輸入/輸出通道通流能力。
8.布局時注意環路面積，環路面積要小。
9.對于輸出多路的開關電源盡量使相鄰電感之間垂直放置，大電感和大電容盡量布置在主器件面。
10.最后把反饋以及其他器件靠近管腳擺放即可。
11.對于1OZ銅厚，在常規情況下，20mil能承載1A左右電流大小；0.5OZ銅厚，40mil能承載1A左右電流大小，打孔和鋪銅時保持裕量。
12.0.5mm過孔過載1A電流--經驗值，過孔大小計過孔數量的評估，滿足載流和壓降的要求。
13.電源輸入/輸出路徑布線采用鋪銅處理，鋪銅寬度必須滿足電源電流大小，輸入/輸出路徑盡量少打孔換層。
14.打孔換層的位置須考慮濾波器件位置，輸入應打孔在濾波器件之前，輸出在濾波器件之后。
15.鋪銅處銅皮與焊盤連接使用十字連接，減少焊接不良現象。電流特別大可使用全連接處理，或對十字處進行銅皮補強，以滿足通流能力。
16.反饋線需要連接到最后一個濾波電容后方，注意不要經過大電流的功率平面。
17.輸入以及輸出地連接之后統一在IC扇熱焊盤上面打孔即可。
電源模塊布局布線可提前下載芯片的datasheet（數據表）,按照推薦的布局和布線進行設計。
1、布局設計
1)芯片電源接近原則：對于為芯片提供電壓的開關電源，應確保它盡量靠近芯片放置。這樣可以避免低電壓輸出線過長，從而減少壓降，確保供電性能不受影響。
2)避免電磁干擾：開關電源在高電壓大電流的狀態下工作，可能會引發復雜的電磁兼容性問題。因此，開關電源周圍應避免布置敏感元器件，以減少電磁干擾對元器件工作的影響。
3)以電源芯片為核心布局：在布局時，應以開關電源芯片為核心元器件進行組織。電源濾波器的輸入及輸出端在布局時要確保足夠的距離，防止噪聲從輸入端耦合到輸出端。元器件應整齊、緊湊地排列在PCB上，以減少和縮短各元器件間的引線和連接。
2、布線設計
1)避免平行導線：輸入、輸出端用的導線應盡量避免相鄰平行，以減少不必要的電磁干擾。
2)加粗地線：加粗輸入和輸出之間的地線，能夠確保電流穩定，并減少反饋耦合。
3)強電流引線處理：強電流引線，如公共地線、電源輸入/輸出線等，應盡可能加粗。這樣可以降低布線電阻及電壓降，進而減小寄生耦合而產生的自激。
3、散熱考慮
1)散熱地面積：由于開關電源的散熱量比較大，散熱地（銅）的面積應盡量加大，以確保熱量的有效散發。
2)大面積鋪銅與打孔：輸入、輸出端應盡量大面積鋪銅并多打過孔，這樣不僅可以滿足電流的要求，還有助于提高散熱效果。
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