设计范例 - 让你一次搞定开关电源设计时PCB布局关键

　　让我们看看为什么。我们的设计范例显示，有高达3A的电流必须从接地流回到源端（一个24V汽车电池或一个24V电源）。在二极管、COUT、CIN和负载的接地连接处会有大电流。而交换式稳压器的接地连接流经的电流小。同样情况也适用于电阻分压器的接地参考。若上述全部接地接脚都连至一个地平面，我们会遇到接地弹跳（groundbouncing）。虽然很小，但电路中的感应点（如藉以获得反馈电压的电阻分压器）将不会有稳定的参考接地。这样，整个稳压精密度将受到极大影响。实际上，我们甚至会从隐藏在level2的地平面中得到‘震铃（ringing）’，而该震铃非常难以定位。

　　另外，大电流连接必须用到连接地平面的过孔，而过孔是另一个干扰和噪声源。把CIN接地连接作为电路输入和输出侧所有大电流接地导线的星节点是更好的方案。星节点连接地平面及两个小电流接地连接（IC和分压器）。

　　

　　图5

　　现在地平面很洁净：没有大电流、没有地弹跳。所有大电流地是以星型与CIN地连接起来的。所有设计师必须做的是使接地导线（全部在PCB的第一层）尽可能短而粗。在这种背景下，若节省铜，基本上不会获得好结果。

　　节点阻抗

　　应检查高阻抗节点，因为它们很容易被干扰。

　　最关键节点是IC的反馈接脚，其讯号取自电阻分压器。FB接脚是放大器（如LM25576）或比较器的输入（如采用磁滞稳压器的场合）。在两种情况，FB点的阻抗都相当高。因此，电阻分压器应放置在FB接脚的右侧，从电阻分压器中间连一条短导线到FB。从输出到电阻分压器的导线是低阻抗，且可用较长导线连至电阻分压器。此处的重点是布线方法而非导线长度。

　　其它节点就不是如此关键了。所以不必忧虑开关节点、二极管、COUT、开关IC的VIN接脚或CIN。

　　布线技巧

　　布线手法会为电阻分压器带来差别。该导线从COUT连至电阻分压器，其接地回到COUT。我们必须确保该回路不会形成一个开放区域。开放区域会产生接收天线的作用。若我们能保证导线下的地平面是没被干扰的，则由导线和其下的接地以及level1和level2间形成的区域应是不受干扰的。现在，我们可得知为何接地不应放在level4，因为距离显着增加了。

　　另一种方式是电阻分压器的地连接可布线至level1，使两条导线平行并尽可能靠近以使区域更小。这些观察适用于讯号流经的全部导线：传感器连接、放大器输出、ADC或音讯功率放大器的输入。对每个模拟讯号，都要处理得使其不太容易导入噪声。

　　只要有可能，就尽量最小化开放区域的这个要求，对低阻抗导线也同样适用；在这种情况下，我们有一个向PCB其它部份或其它设备发射干扰讯号的潜在源（天线）。注意：就开放区域来说是越小越好。

　　以下两条导线也很关键：从IC的开关输出到二极管和电感节点；从二极管到该节点。这两条导线都有很高的di/dt：无论是开关导通还是二极管流过电流，所以导线应尽可能短而粗。从节点到电感以及从电感到COUT的导线就不那么关键。在本例中，电感电流相对恒定且变化缓慢。我们要做的是确保它是低阻抗点以最小化压降。

　　实际布局

　　我们看一下好的布局（下面）。主要组件是一款与外接FET一起使用的MSOP-8封装控制器。

　　观察CIN附近的空间。注意：该电容的接地点直接连至二极管阳极。你无法使‘电源地’内的导线过短！FET［SW］应向上移动几毫米以缩短阴极-电感-FET导线。

　　

　　COUT区域是看不到的。但我们可观察到电阻分压器（FB1-FB2）非常接近该IC。FB2与另一个地平面连接，IC的地接脚也一样处理。利用三个过孔把‘讯号’地连至地平面，而‘电源’地也是利用三个过孔连接PCB的GND接脚。这样，‘讯号’地就不会‘看’到‘电源’地的任何接地弹跳。

　　若你遵循几个简单规则（本文仅讨论了其中一些），则你的PCB布局将不会遇到麻烦。在动手布局前，仔细思考PCB布局将事半功倍，有助于节省处理开关电源异常所需花费的时间。