在高电流快速开关电路中,适当的 PCB 布局对于器件正常工作和设计稳健性而言极其重要。UCC27614-Q1 栅极驱动器具有短传播延迟和强大的输出级,能够在电源开关的栅极上提供很大的电流峰值以及很短的上升和下降时间,从而有助于电压以极快的速度进行转换。如果布线长度和阻抗未控制得当,那么极高的 di/dt 可能会导致无法接受的振铃。在使用这些高速驱动器进行设计时,建议遵循以下电路布局准则。
- 驱动器器件应尽量靠近功率器件放置,从而尽可能地缩短驱动器输出引脚与电源开关器件的栅极之间的高电流布线长度。
- VDD 引脚与 GND 引脚之间的旁路电容器应尽量靠近驱动器引脚放置,以尽可能地缩短布线长度,从而改进噪声滤波。TI 建议使用两个电容器:一个 100nF 陶瓷表面贴装电容器,距离器件的 VDD 引脚不到 1mm;另一个并联添加几微法拉的陶瓷表面贴装电容器。这些电容器支持在电源开关接通期间通过 VDD 消耗的高峰值电流。强烈建议使用低电感表面贴装元件,例如片式电容器。
- 应该尽可能缩短导通和关断电流环路路径(驱动器器件、电源开关和 VDD 旁路电容器),以便将杂散电感保持在最低水平。这些环路中存在两个实例会建立高 di/dt,即导通和关断瞬态期间,这会在驱动器器件的输出引脚和电源开关的栅极上产生显著的电压瞬态。
- 尽可能使电流环路的源迹线和返回迹线保持平行,从而利用磁通抵消。
- 将电源迹线与信号迹线(如输出和输入信号)分开。
- 为了更大限度地减少开关节点瞬态和振铃,可能需要在功率器件上添加一些栅极电阻和/或缓冲器。这些措施也可能降低 EMI。
- 星形点接地是一种尽可能地减少噪声从一个电流环路耦合到另一个电流环路的好方法。驱动器的 GND 应该在一个点连接至其他电路节点(如电源开关源极、PWM 控制器接地等)。连接路径应该尽可能短,以减少电感,并应该尽量宽,以减小电阻。
- 使用接地平面来提供噪声屏蔽。在转换期间,OUT 引脚上的快速上升和下降时间可能会破坏输入信号。接地平面不得是任何电流环路的传导路径。相反,应该使用一根迹线将接地平面连接到星形点,从而建立接地电势。除噪声屏蔽之外,接地平面还可以帮助降低功率耗散。