DC-DC降压转换器电路布局与设计和实践

了解DC-DC降压转换器电路的最佳布局规范。在实现DC-DC降压转换器时，电路布局与设计同样重要。布局不良会严重降低设计效果。本文将介绍一些最佳布局实践。

良好电路布局的目标

这里有一些良好布局的目标要记住。

控制辐射和感应噪声

减少电路不同部分之间的干扰

减少电路面积

有效的热管理

改善了电压调节和电路效率

避免额外的“创可贴”电路，如缓冲器

增强稳定性

注意：不要对这些关键路径使用自动布线 - 手动布线和设计。

功率转换器电路中的电流环路

功率转换器电路产生大电流，在不同的相位，在两个主回路中循环：关断状态和导通状态，具体取决于MOSFET开关的状态（见图1）。

这些循环的3D几何形状很重要。根据安培定律，在物理环路中运行的电流将形成与电流和环路面积成比例的磁场。然后，根据法拉第定律，该场可以与其他电路环路耦合，在较高频率处具有更多耦合，从而导致有害的串扰。

因此，一般的思维方式应该是最小化这些循环的封闭区域。一种直接的方法是使返回路径尽可能与出站路径共线。

想象一个环形天线压扁到一条垂直线 - 它将不再是一个天线。这就是我们将导线绞合在一起以消除耦合噪声的原因。

返回路径

注意，如果给定无限接地平面，返回电流自然倾向于直接集中在出站电流之下（见图2）。我们应该从大自然中汲取这种暗示，提供自然的回归路径; 否则，将引入一个循环并辐射。

电路板的期望结果将是出站和返回电流以有序的已知路径运行。

通常，电路具有多个接地平面：例如，模拟，数字和电源。虽然多年来传统观念已有所不同，但如果提供这些自然回路，我们就不需要划分地平面。实际上，如果计划外的返回电流必须绕过很长的路径，分区会使事情变得更糟。

除智能分区之外的自然电流路径可能是最佳解决方案。

最佳实践

当然，关键考虑因素是电源轨进入或源自电路板的位置。如果这些考虑因素在设计师的控制之下，那么应该选择那些以促进良好的布局。请注意，相同的环路原理也应该应用于MOSFET栅极驱动器，因为它也具有大的尖峰电流。

为了进一步控制辐射发射，“20H规则”规定，对于间距为H的层，我们要保留距离电路板边缘至少20H的所有迹线。通常需要使用电源过孔将电源路径推送到其他层以获得紧凑的布局 - 你只需像电源路径中的任何其他元件一样管理这些过孔的效果。电感，电阻和过孔总数都会影响路径性能。

敏感控制电路需要清洁接地。如果我们通过控制器共享的返回路径发送大的脉冲功率返回电流，将产生电压尖峰，这将扰乱控制器的接地，将噪声注入控制电路，这是非常不希望的。我们使用星形接地来避免这种情况（参见图3） - 保持返回路径不共享和分离。