介绍几种DC-DC转换器布局技巧

正确的布局和零件放置对于转换器来说非常重要，这有助于充分发挥转换器的能力。布局不当可能会导致输出电压纹波增大、EMI噪声增大，或者转换器散热不足，导致温升异常。

下面介绍几种DC-DC转换器布局技巧。

一、电流路径

下图红线箭头显示转换器的电流路径。添加输入和输出电容（Cin、Co ）的目的是减小输入电流和输出电压纹波。

红线箭头显示转换器的电流路径

布局的时候，需要注意以下几个点：

1、将Cin 和 Co 放置在靠近转换器的位置，如下图（a）所示。

将Cin和Co放置在靠近转换器的位置

2、图（b）显示输入电容距离转换器较远或者不能放置在同一层，不然会增加输入电流纹波，导致高输出纹波噪声或者转换器不稳定。

输入电容距离转换器较远或者不能放置在同一层

3、如果布局路径转换器和负载点之间的距离较长，如图（c）所示，建议在两端连接电容，以减少电压纹波。

在两端连接电容，以减少电压纹波

二、PCB 布局和走线

适当的铜面积有助于转换器通过引脚散热，而在实际应用中，单层PCB很难实现足够的散热面积。常用的方法是通过多层板来增加PCB面积，并使用通孔进行连接。

1、通孔有助于将热量传导到其他 PCB 层，下图（a）是比较合适的布局。

比较合适的布局

2、如果PCB 布局或者走线不足的情况，就会像下图（b）那样，转换器无法将热量散发到 PCB，因此转换器将在高温状态下工作，可能会导致转换器损坏。

转换器无法将热量散发到 PCB

PCB的载流能力可分为内部载流能力和外部载流能力。并且内部电路的最大载流能力设置为外部电路的一半。

下图是外部和内部电路的载流图。

外部和内部电路的载流图

另外，还可以使用下面的公式来计算 PCB布局走线。

计算 PCB布局走线

K：修正系数，内部：0.024；外部：0.048。

△T：PCB温升（℃）

A: PCB 截面积 (mil 2 )

I：最大载流量（A）

假设电流为1A，PCB厚度为1oz/ft 2，温升为10℃。结果是，内层需要3080万。对于外层，需要1180万。如上图所示，同等条件下，外层需要17mil。内层需要44mil，建议使用更宽的值。

三、EMI 器件的放置

EMI 分为传导噪声和辐射噪声。传导噪声是指通过电线/PCB走线传导的噪声。辐射噪声是指向区域发射（辐射）的噪声。转换器的Datasheet上会有EMI的外部电路。PI滤波器、共模滤波器、共模扼流圈和安全电容是解决EMI的最常见方法，选择正确的零件非常重要，此外，放置和布局通常会影响EMI结果。下面介绍一些EMI外围电路的布局方法。

1、PI过滤器

PI 滤波器是 EMI 常见的外围电路之一，由电感和电容组成。推荐的布局如下图（a）所示，避免不必要的噪音干扰。

推荐的布局

如图（b），不要在电感正下方布线。

不要在电感正下方布线

2、共模扼流滤波器

当共模电流（ICM）流入时，ICM 方向相同，磁通量增强，共模电感的电感增大，从而抑制共模电流，当差模电流（IDM）流入时，两侧共模电流方向相反，磁通抵消，I DM直接通过。

共模扼流滤波器

下图（a）显示了CMC 滤波器的推荐 PCB 布局，不要直接在 CMC 滤波器下方接线。

不要直接在 CMC 滤波器下方接线

如下图（b）所示，不要跨过CMC滤波器的输出侧。

不要跨过CMC滤波器的输出侧

或者输入输出不要太近，以免降低抑制能力，如下图（c）所示。

输入输出不要太近，以免降低抑制能力

3、安规电容

安全电容是指电容失效后不会引起触电，包括X和Y电容。X电容跨接在电源线的两条线上。X电容可以抑制差模干扰，常用于AC-DC转换器应用。Y电容可以抑制共模干扰，通常跨接在转换器的初级和次级之间，目的是为次级共模电流提供到初级侧的电流环境，减少共模电流对输出侧的影响，如下图所示。

安规电容

图(a) 显示了 Y 电容的推荐布局。需要确认电容的隔离电压高于实际应用。否则会损坏Y电容。

Y 电容的推荐布局

因此，如果隔离电压要求较高，初级和次级走线不宜太近，如图(b)。并且，如果转换器外壳是金属的，则 Y 电容不应距离转换器太近，以免隔离距离不足。

Y 电容不应距离转换器太近，以免隔离距离不足

4、砖型 DC/DC 转换器的布局技巧

普通转炉与砖式转炉最大的区别是砖式转炉有铝底板。因此，EMI的解决方案与一般的解决方案略有不同。

在转换器同一层，预留与转换器相同尺寸的 PCB 区域，并连接到底板螺孔，如下图

不建议将底板连接到系统接地，除非产品数据表中有说明

为了获得更好的工作温度，铝基板可以通过隔离导热垫连接到系统外壳

输入和输出引脚连接到铝基板的 Y 电容，以获得更好的 EMI 性能

将 Y 电容尽可能靠近输入或输出引脚连接，如下图

砖型 DC/DC 转换器的布局技巧

结论

适当的布局有助于提高转换器的性能，但每种设计都有自己的要求，大家可以根据自己的设计，调整自己的布局。