DC-DC-24---DC-DC的Layout要點(diǎn)

引言：DC-DC的電感是一個(gè)特殊的器件，工作期間不斷地儲(chǔ)能放能，激發(fā)出電磁場(chǎng)，一方面向空間輻射，一方面沿著電源線路傳導(dǎo)，所以DC-DC的電感選型和布局布線尤為重要，本節(jié)是系列的第二節(jié)，簡(jiǎn)述電感的布局布線規(guī)范（傳送門：DC-DC-23：DC-DC的布局布線要點(diǎn)-1）。

1.電感的布局

將電感盡量放置在IC附近，可以將來(lái)自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的輻射噪聲控制在最低，不需要使用過(guò)寬的布線，可能有些考慮是為了降低走線的阻抗或者增加散熱面積而增大電感焊盤處的銅箔面積，但過(guò)大的銅箔可能會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)增加電磁干擾。

電流耐受能力是決定布線寬度的考量之一，圖24-1是流過(guò)一定電流時(shí)的導(dǎo)體寬度和自發(fā)熱導(dǎo)致的溫升圖表。例如，當(dāng)2A的電流流過(guò)鍍層厚度35μm的布線時(shí)，為了使溫升控制在20℃，可以使用寬度為0.53mm的布線。但是，由于布線會(huì)受到周圍元器件發(fā)熱及環(huán)境溫度的影響，建議布線寬度要具備充足的余量。例如，建議1盎司（1OZ）（35μm）銅厚PCB板上每1A電流能力布線寬度選擇1mm以上，2盎司（70μm）銅厚PCB板上每1A電流能力布線寬度選擇0.7mm以上。

圖24-1：鍍層厚度、導(dǎo)線寬度、電流導(dǎo)致的溫升

從EMI的角度考慮推薦的布線面積的布局如圖24-2所示：

圖24-2：理想的電感布線

圖24-3是不正確的布線布局，使用了過(guò)寬的走線，可能會(huì)產(chǎn)生天線效應(yīng)增加電磁干擾。

圖24-3：不好的電感布線銅箔面積過(guò)大

不可以在電感的正下方走GND，由于GND層產(chǎn)生的渦電流，可能會(huì)有消除磁力線的效果而導(dǎo)致電感值降低或損耗增加（Q 值降低）。非GND的信號(hào)線也存在因渦電流而把開關(guān)噪聲傳遞給信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)，因此應(yīng)避免在電感正下方布線。不得不布信號(hào)線時(shí)，請(qǐng)使用漏磁較少的閉磁路電感，并實(shí)際測(cè)試后確認(rèn)是否有問(wèn)題。另外，布線時(shí)還需要注意電感引腳之間的距離。

圖24-4：電感正下方不好的布線

如圖24-5所示，當(dāng)布線導(dǎo)致引腳間的距離過(guò)近時(shí)，開關(guān)節(jié)點(diǎn)的高頻信號(hào)會(huì)通過(guò)雜散電容傳至輸出。

圖24-5：電感正下方不好的布線

2.輸出電容靠近電感放置

降壓轉(zhuǎn)換器的電路中，是通過(guò)在輸出端并聯(lián)輸出電容的方式使輸出電流變得平滑。雖然輸出電容的重要程度不如輸入電容，但是也要盡量靠近電感放置。

由于輸入的地上存在著數(shù)百M(fèi)Hz的高頻信號(hào)，所以建議Cout的地線和CIN的地線要相隔1cm～2cm。如果兩者過(guò)近，那么輸入的高頻噪聲可能會(huì)經(jīng)由Cin傳至輸出端。

3.反饋線路的布線

反饋信號(hào)的布線在信號(hào)布線中也需要特別注意，如果有噪聲被傳入誤差放大器，可能會(huì)使輸出電壓產(chǎn)生誤差，在某些條件下還可能會(huì)產(chǎn)生振蕩、環(huán)路不穩(wěn)定等現(xiàn)象。（傳送門：DC-DC-17：DC-DC的分壓電阻為什么不能隨便取值）

反饋路徑布線的注意事項(xiàng)如圖24-6所示。

1：輸入反饋信號(hào)的IC的FB引腳通常采用高阻設(shè)計(jì)，因此這個(gè)引腳和電阻分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)要通過(guò)短線連接。

2：檢測(cè)輸出電壓的采樣點(diǎn)要連接在輸出電容的兩端或者輸出電容之后。

3：電阻分壓電路的走線平行且接近輸出電源布線的話，噪聲耐受性會(huì)大大提高。

4：布線要遠(yuǎn)離電感和續(xù)流二極管的開關(guān)節(jié)點(diǎn)，注意不要在電感或續(xù)流二極管的正下方或平行方向布線，在多層板中也同樣要注意。

圖24-6：反饋路徑布線的注意事項(xiàng)

圖24-7：其他反饋路徑的布線

圖24-7所示的布線中，地線的寄生電阻會(huì)導(dǎo)致電壓下降，會(huì)影響負(fù)載調(diào)整特性，如果電壓波動(dòng)滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，也可以采用這種布線方式；圖24-8是反饋路徑的走線經(jīng)由過(guò)孔轉(zhuǎn)移到底層，遠(yuǎn)離開關(guān)節(jié)點(diǎn)的布局示例：

圖24-8：反饋路徑的布局示例經(jīng)由底層走線

圖24-9中，反饋路徑在電感旁邊和電感平行走線，電感周邊產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在反饋路徑上引入噪聲。

圖24-9：錯(cuò)誤的反饋路徑布局在電感旁走線

4.接地

如圖29-10所示，模擬小信號(hào)地和功率地必須分開，原則上PGND和AGND在頂層挨在一起放置：

圖29-10：PGND和AGND推薦布置

如果如圖24-11所示，分割PGND通過(guò)過(guò)孔在背面或內(nèi)層連接的話，受過(guò)孔的寄生電阻和寄生電感的影響，可能會(huì)出現(xiàn)損耗增加和噪聲惡化的問(wèn)題。在背面和內(nèi)層設(shè)置接地層的根本目的是旨在減少DC損耗、屏蔽及散熱，而作為GND路徑只是輔助作用。

在多層電路板的內(nèi)層或底層設(shè)置接地層時(shí)，需要注意與高頻開關(guān)噪聲較多的輸入端功率地以及和續(xù)流二極管地的連接。

圖24-11：功率地的布局

對(duì)于多層線路板的GND處理，如圖24-12所示，在第2層布了用來(lái)減少DC損耗的PGND層時(shí)，為了減少PGND上的寄生電感，要使用較多的過(guò)孔連接頂層的PGND和第2層的PGND。此外，在第3層有公共地、第4層有SGND的情況下，PGND和第3、4層地的連接可以放在高頻開關(guān)噪聲較少的輸出電容附近，一定要避免連接有噪聲較多的輸入端和續(xù)流二極管附近的PGND。

圖24-12：多層線路板的功率地連接方式