每位電路設(shè)計(jì)師都會(huì)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)就是如何有效處理“噪聲問(wèn)題”。不當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)電源布局常常是噪聲的根源，導(dǎo)致需要額外的時(shí)間和成本進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。本文將提供一系列關(guān)于印刷電路板（PCB）布局布線的指南，幫助工程師們避免這些問(wèn)題，以ADP1850雙通道同步開(kāi)關(guān)控制器為例。如需ADP1850產(chǎn)品規(guī)格書(shū)、樣片測(cè)試、采購(gòu)、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。

第一步：確定電流路徑

在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，高電流與低電流路徑緊密相鄰。交流(AC)路徑含有尖峰和噪聲，而直流(DC)路徑則可能產(chǎn)生較大的電壓降。低電流路徑通常對(duì)噪聲非常敏感。良好的PCB布局關(guān)鍵在于識(shí)別這些關(guān)鍵路徑，并合理安排器件位置，確保有足夠的銅面積來(lái)防止高電流干擾低電流路徑。不良表現(xiàn)如接地反彈和噪聲注入IC及系統(tǒng)其他部分。

圖1展示了一個(gè)典型的同步降壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)，包括一個(gè)開(kāi)關(guān)控制器、高端開(kāi)關(guān)、低端開(kāi)關(guān)、電感、輸入電容、輸出電容和旁路電容。圖中的箭頭顯示了高開(kāi)關(guān)電流的方向。正確放置這些電源組件對(duì)于減少寄生電容和電感至關(guān)重要，從而避免過(guò)大的噪聲、過(guò)沖和振蕩。

圖1

第二步：物理規(guī)劃

合理的PCB物理規(guī)劃對(duì)于最小化電流環(huán)路面積至關(guān)重要。電源組件應(yīng)被合理安置，使得電流順暢流動(dòng)，避免尖角和狹窄路徑。這有助于減小寄生電容和電感，進(jìn)而消除接地反彈。

圖2展示了使用ADP1850控制器的雙路輸出降壓轉(zhuǎn)換器的PCB布局示例。此布局最大限度地減少了電流環(huán)路面積和寄生電感，虛線表示高電流路徑。無(wú)論是同步還是異步控制器設(shè)計(jì)，這種物理規(guī)劃技術(shù)都是適用的。

圖2

第三步：電源組件—MOSFET和電容

頂部和底部電源開(kāi)關(guān)處的電流波形具有很高的變化率(δI/δt)，因此連接各開(kāi)關(guān)的路徑應(yīng)盡可能短，以減少噪聲拾取和電感環(huán)路傳輸?shù)脑肼?。旁路電容?yīng)盡可能靠近MOSFET放置，以減小穿過(guò)FET和電容的環(huán)路周?chē)碾姼小?/p>

輸入旁路電容和大容量電容的放置對(duì)于控制接地反彈尤為重要。輸出濾波電容的負(fù)端應(yīng)盡可能靠近低端MOSFET的源極，以減小引起接地反彈的環(huán)路電感。

散熱考慮和接地層

在重載條件下，功率MOSFET、電感和大容量電容會(huì)產(chǎn)生大量熱量。為了有效散熱，圖2示例在這些電源組件下方放置了大面積的銅。多層PCB相比兩層PCB有更好的散熱效果。此外，多個(gè)PGND層通過(guò)過(guò)孔相連也有助于提高散熱性能。

電流檢測(cè)路徑

為了避免電流模式開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中的電流檢測(cè)路徑受到干擾噪聲的影響，必須謹(jǐn)慎布置該路徑。特別是對(duì)于雙通道應(yīng)用，需特別注意避免任何通道間的串?dāng)_。SWx和PGNDx走線應(yīng)盡可能短，并靠近MOSFET放置，以便精確檢測(cè)電流。

反饋和限流檢測(cè)路徑

反饋(FB)和限流(ILIM)引腳對(duì)容性和感性噪聲干擾敏感。FB和ILIM走線應(yīng)遠(yuǎn)離高δI/δt走線，避免形成環(huán)路增加不良電感。在ILIM和PGND引腳之間增加一個(gè)小MLCC去耦電容有助于進(jìn)一步濾除噪聲。

開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)

開(kāi)關(guān)(SW)節(jié)點(diǎn)是開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中最嘈雜的部分，因?yàn)樗休d著較大的交流和直流電壓/電流。此節(jié)點(diǎn)需要較大面積的銅來(lái)降低阻性壓降。將MOSFET和電感彼此靠近放置可以最小化串聯(lián)電阻和電感。

柵極驅(qū)動(dòng)器路徑

柵極驅(qū)動(dòng)走線(DH和DL)處理高δI/δt，容易產(chǎn)生響鈴振蕩和過(guò)沖。這些走線應(yīng)盡可能短，直接布線避免使用饋通過(guò)孔。如果必須使用過(guò)孔，則每條走線應(yīng)使用兩個(gè)過(guò)孔，以降低峰值電流密度和寄生電感。

結(jié)論

了解電流路徑及其敏感性，并適當(dāng)安排器件位置，是解決PCB布局設(shè)計(jì)中噪聲問(wèn)題的關(guān)鍵。ADI公司提供的所有電源器件評(píng)估板均遵循上述布局布線原則，以實(shí)現(xiàn)最佳性能。通過(guò)采用這些指導(dǎo)原則，設(shè)計(jì)師可以有效地避免噪聲問(wèn)題，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。對(duì)于具體應(yīng)用，如電壓模式或升壓開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，這些原則同樣適用。參考評(píng)估板文件UG-204和UG-205可獲取更多關(guān)于ADP1850布局布線的信息。