布局布线在更大限度地降低 EMI 噪声方面发挥着至关重要的作用,如果可能,建议使用四层 PCB。顶层应主要容纳转换器、电感器和 SW 节点,所有这些都是噪声源。第二层应为连续的覆铜,用作接地平面以提供屏蔽。第三层可用于布放输入、输出和信号布线。最后,底层应容纳远离顶层噪声源位置的 EMI 滤波器。
下面概述了同步降压转换器 LMR38020-Q1 的建议布局,其中包含重要注意事项:
- 顶层注意事项,如图 3-5 所示。
- 输入电容器 (Cin) 应靠近 VIN 和 GND 引脚放置,以更大限度地减小输入关键型环路面积。此外,应在 Cin 的 GND 和 VIN 平面周围放置更多过孔,以减小输入电流环路的寄生电感。此外,应对称地放置 Cin 以创建两个输入环路,从而消除感应的磁场并减弱与 LISN 的磁耦合。相似地,输出电容器也应该对称放置以实现同样的效果。
- SW 节点是主要噪声源,在布线时应避免连接到其他层的任何过孔。此外,SW 节点面积应保持较小,从而更大限度地减小寄生电容 (CP)。
- 建议添加一个 GND 禁止区域,将外部 GND 与内部 GND 噪声隔离。
图 3-6 展示了 Cin 在非对称和对称配置中的放置方式。图 3-13 和图 3-13 显示了两种配置之间 EMI 测试结果的比较。数据表明,在 FM 频带中,与非对称配置相比,对称电容器放置的峰值和平均噪声水平大约低 4dB。这一发现证明了通过采用对称放置电容器来消除磁场的优势。
图 3-7 非对称 Cin 放置的传导 EMI 测试结果 图 3-8 对称 Cin 放置的传导 EMI 测试结果 图 3-25 演示了第二层布局注意事项。在该布局中,整个第二层填充有铜作为接地平面。该接地平面位于输入关键环路和电感器的正下方。这样,铜中会产生涡流,这有助于减弱元件之间的磁耦合并降低整体 EMI 噪声。
- 第三层如图 3-22 所示,该层主要用于信号布线。电源正常和 EN UVLO 等信号可以在该平面上布线。
- 图 3-12 展示了底层。EMI 滤波器放置在这一层,远离先前讨论过的顶层噪声源。请注意,滤波电容器也是对称放置的,以进一步减少任何磁耦合。