基本的 PCB 电路板布局布线需要将敏感信号与电源路径分离。为了在设计良好的电路板中获得良好的性能,必须遵循以下检查清单。
- 为 IN、OUT 和 VBUS 电容器使用大容量电容器和较小且串联阻抗较低的陶瓷电容器的组合。将较小的电容器放置在更靠近 IC 的位置,以便为高 di/dt 开关电流提供低阻抗路径。
- 请参阅表 9-1,了解建议的 CIN 值。为尽可能减小降压模式下运行时输入开关电流的环路面积,将输入旁路电容器 CIN 和 CIN_HF 尽可能靠近 IN 和 PGND 引脚放置。CIN_HF 电容器必须尽可能靠近,请参阅图 9-4。IN 和 PGND 引脚在封装中横向贯穿,强烈建议将 CIN 和 CIN_HF 分开布置,以便在两侧均可放置电容器。
- 为尽可能减小升压模式下运行时输出开关电流的环路面积,将输出滤波电容器 COUT 和 COUT_HF 尽可能靠近 OUT 和 PGND 引脚放置。请参阅表 9-1,了解建议的 COUT 和 COUT_HF 值。
- 放置电流检测电阻器和滤波器元件。RSNS、RCSP、RCSN 和 CFLT。将电流检测信号的滤波电容器尽可能靠近 IC CSP 和 CSN/BUS 放置。在 RSNS 之间(通过 CSP 和 CSN 电阻器)以及与 CSP 和 CSN/BUS 引脚之间使用开尔文连接,以免在电流检测放大器中产生失调电压。避免跨越 SW1 和 SW2 节点等有噪声的区域。表 9-2 中的建议值提供了一个良好的起点,但可能需要一些微调以满足 PPS 电流限制精度要求。当偏离建议值时,RCSP 不得大于 10Ω。RCSN 必须为 0Ω。CFLT 不能大于 0.33μF。
- 将 CBUS 放置在 RSNS 和 USB Type-C 连接器之间。请参阅表 9-1,了解建议的 CBUS 值。
- 将 CIN、COUT 和 CBUS 接地连接尽可能靠近 IC 放置,并在多个层上使用较宽的接地线和/或平面。
- 应尽量减小 SW1 和 SW2 环路区域,因为它们是高 dv/dt 节点。
- 将 LDO_5V 旁路电容器 C5V 和 C5V_HF 放置在 LDO_5V 和 PGND 引脚之间靠近 IC 引脚的位置。通常使用 4.7µF 和 0.1µF 的陶瓷电容器。LDO_5V 为 LDO_3V3 和 LDO_1V5 以及低侧降压和升压 MOSFET 供电。
- 将 LDO_3V3 旁路电容器 C3V3 和 C3V3_HF 放置在 LDO_3V3 和 AGND 引脚之间靠近 IC 引脚的位置。通常使用 4.7µF 和 0.1µF 的陶瓷电容器。LDO_3V3 为模拟 IO 电路供电。
- 将 LDO_1V5 旁路电容器 C1V5 和 C1V5_HF 放置在 LDO_1V5 和 AGND 引脚之间靠近 IC 引脚的位置。通常使用 4.7µF 和 0.1µF 的陶瓷电容器。LDO_3V3 为 Cortex M0 和数字电路供电。
- 将 BOOT1 自举电容器靠近 IC 放置,并直接连接到 BOOT1 与 SW1 引脚。为了缓解 EMI,可以添加一个串联电阻器 RBOOT1。
- 将 BOOT2 自举电容器靠近 IC 放置,并直接连接到 BOOT2 与 SW2 引脚。为了缓解 EMI,可以添加一个串联电阻器 RBOOT2。
- 使用靠近 IC 的低 ESR 陶瓷电容器 CTVSP 将 TVSP 引脚旁路至 PGND。通常使用 0.1µF 的陶瓷电容器。必须在靠近 CTVSP 的位置添加并联的 RTVSP_DAMP 和 CTVSP_DAMP。建议值为 10Ω 和 0.47μF。
- 小心地分离电源路径和信号路径,以便没有电源或开关电流流过 AGND 连接,因为这些电流可能会损坏 USB PD 调制解调器或 GPIO 信号。PGND 和 AGND 布线可以连接在 AGND 引脚附近。
- USB 数据线、DP 和 DM 必须在 IC 引脚和 USB 连接器之间进行差分布线。阻抗控制基于 PCB 堆叠结构。建议采用 90Ω 差分阻抗。使用较少的过孔和拐角进行 DP 和 DM USB 信号布线可减少信号反射和阻抗变化。当必须使用过孔时,增加其周边的间隙尺寸以降低其电容。每一过孔均为信号传输线引入了非连续性,并增加了电路板其他层的干扰几率。在设计双绞线上的测试点时须小心;不推荐穿孔引脚的方式。当需要 90° 拐弯时,应进行两次 45° 拐弯或使用弧形来代替单次 90° 拐弯,这样可以更大限度减少阻抗不连续性,进而减少信号布线上的反射。避免因高速 USB 信号上的残桩而引起信号的反射。如果残桩无法避免,请确保长度在 200mm 以下。
- CC 线必须使用 10mil 布线,以确保可以通过 VCONN 获得所需的电流来支持带电的 Type-C 电缆。有关 VCONN 的更多信息,请参阅 Type-C 规范。对于 330pF CC 电容器 GND 引脚,尽可能使用 16mil 线宽。
- 可以使用 8mil 或 10mil 线宽的布线在顶层或底层扇出 GPIO 信号。