任何直流/直流转换器的 PCB 布局对于实现设计的理想性能而言都至关重要。PCB 布局不良可能会破坏原本良好的原理图设计的运行效果。即使转换器正确调节,PCB 布局不良也意味着稳健的设计无法大规模生产。此外,稳压器的 EMI 性能在很大程度上取决于 PCB 布局。在降压转换器中,对 EMI 最关键的 PCB 功能是由输入电容器和电源接地端形成的环路。图 8-70 中显示了该环路。该环路承载大瞬态电流,在布线电感的作用下可能产生大瞬态电压。过高的瞬态电压会破坏转换器的正常运行。因此,该环路中的布线必须宽且短,同时使环路面积尽可能小,以降低寄生电感。图 8-71 显示了 LMQ644xx 电路关键元件的建议布局。
- 将一个或多个输入电容器尽可能靠近输入引脚对放置:VIN1 连接到 PGND1,VIN2 连接到 PGND2。将小电容器放置在最靠近的位置。每对引脚都相邻,简化了输入电容器的放置。采用 QFN 封装时,封装任一侧都有两个 VIN/PGND 对。这提供了对称布局,有助于最大限度地减少开关噪声和 EMI 的产生。使用中间层上的宽 VIN 平面将两个 VIN 对一同连接到输入电源。从电源到每个 VIN 引脚对称布线,以充分利用对称引脚排列的优势。
- 将 VCC 的旁路电容器靠近 VCC 引脚和 AGND 引脚放置:必须使用短而宽的布线将该电容器连接到 VCC 和 AGND 引脚。
- 将 CBOOT 电容器放置在尽可能靠近器件的位置,并使用短而宽的布线连接到 CBOOT 和 SW 引脚:确保使用短而宽的布线进行 SW 连接以处理电流,但不要超过必要的长度,以避免产生共模噪声。
- 将反馈分压器尽可能靠近器件的 FB 引脚放置:将 RFBB、RFBT、CFF(如果使用)和 RFF(如果使用)在物理上靠近器件放置。通过 RFBB 与 FB 和 AGND 的连接必须短且靠近器件上的这些引脚。到 VOUT 的连接可能会更长一些。但是,不得将这一条较长的布线布置在任何可能电容耦合到稳压器反馈路径的噪声源(例如 SW 节点)附近。
- 使 PCB 的第 2 层成为接地平面:该层充当噪声屏蔽层和散热路径。使用第 2 层可减小输入环路中输入循环电流的闭合面积,从而降低电感。
- 为 VIN、VOUT 和 GND 提供宽路径:这些路径必须尽可能宽和直,以减少转换器输入或输出路径上的任何压降,从而最大限度地提高效率。
- 提供足够大的 PCB 面积,以实现适当的散热:考虑到最大负载电流和环境温度,必须使用足够大的铜面积来确保实现低 RθJA。使用 2 盎司(不少于 1 盎司)的铜制作 PCB 顶层和底层。如果 PCB 设计使用多个铜层(建议),则散热过孔也可以连接到内层散热接地平面。请注意,该器件的封装通过所有引脚进行散热。除为避免噪声而需要尽可能减小面积之外,所有引脚都可以使用宽布线。
- 保持较小的开关面积:保持 SW 引脚与电感器之间的铜区域尽可能短且宽。同时,必须更大程度地减小此节点的总面积,以帮助降低辐射 EMI。