实现优化电路板布局的基础是什么

本文介绍了实现优化电路板布局的基础，这是开关模式电源设计的一个关键方面。

良好的布局可确保开关稳压器的稳定运行，并最大限度地减少大多数电子开发人员都知道的辐射和传导干扰。然而，鲜为人知的是优化的开关模式电源板布局应该是什么样子。

开关稳压器IC中的无源元件

图1显示了LT8640S评估板的电路，LT8640S评估板是一款降压型开关稳压器，可承受高达42 V的输入电压，设计用于高达6 A的输出电流。所有组件都放置得非常紧凑。一般建议将组件尽可能靠近放置在电路板上。虽然这种说法不是错误的，但如果目标是获得优化的电路板布局，它也不是特别合适。

在图1中，开关稳压器IC周围有相当多的（11）个无源元件。

图1.LT8640S开关稳压器的电路板，具有紧密间隔的组件，因此具有紧凑的电路板布局

这些无源元件中的哪一个在放置中优先于其他元件，为什么？

在开关稳压器PCB设计中，最重要的规则是将承载高开关电流的走线布线得尽可能短。如果成功实施此规则，开关稳压器的电路板布局的很大一部分将得到妥善解决。

开关稳压器拓扑中的关键路径

实现此电路板布局的最简单方法是什么？

第一步是确定开关稳压器拓扑中的哪些路径至关重要。在这些路径中，电流随着开关转换而变化。图2所示为降压转换器（降压拓扑）的典型电路。关键路径显示为红色。它们是连接线，其中全电流或无电流流动，具体取决于电源开关的状态。这些路径应尽可能短。对于降压转换器，输入电容应尽可能靠近开关稳压器IC的VIN和GND引脚。

图3所示为采用升压拓扑结构的电路的基本原理图。在这里，低电压转换为较高电压。电流随电源开关开关而变化的电流路径再次以红色显示。有趣的是，输入电容的位置根本不重要。最关键的是输出电容的放置。它必须尽可能靠近反激二极管（或高边开关）以及低边开关的接地连接。

图2.降压型开关稳压器和电流快速变化的路径原理图以红色显示

图3.升压型开关稳压器和电流快速变化的路径原理图以红色显示

之后，可以检查任何其他开关稳压器拓扑，以确定开关电源开关时电流如何变化。经典方法包括打印电路并使用三种不同颜色的笔绘制电流。一种颜色表示导通时间（即电源开关传导电流时）的电流。第二种颜色表示关断期间（即电源开关关闭时）的电流。最后，第三种颜色用于仅以第一种或第二种颜色标记的所有路径。然后可以清楚地识别关键路径，其中电流随着电源开关的切换而变化。

电路板布局设计最重要的规则

缺乏经验的电路设计人员通常认为开关稳压器的电路板布局是黑魔法。最重要的规则是将电流随开关转换而变化的走线设计得尽可能短且紧凑。这很容易解释，遵循逻辑关系，并且是开关模式电源设计中优化电路板布局的基础。
审核编辑：陈陈