PC 板布局是任何直流/直流转换器设计的重要和关键部分。任何开关转换器的性能都取决于 PCB 布局,同样也取决于元件选型。不良布局会导致开关转换器和周围电路性能下降:
错误的信号可能会到达直流/直流转换器,从而可能导致不良稳压或不稳定。有多条路径传导高转换率电流或电压,这些电流或电压可能与杂散电感或寄生电容相互作用,从而产生噪声和 EMI 或降低电源性能。
用户可借助下面的指南设计一个 PCB,实现出色的功率转换和热性能,并更大限度地减小不必要的 EMI。
- 在降压稳压器中,有两个关键的电流传导环路。第一个环路从输入电容器开始,到 LM5005 VIN 引脚,到 SW 引脚,到电感器,然后到负载。第二个环路从输出电容器返回端子开始,到 LM5005 PGND 引脚,到 IS 引脚,到续流二极管阳极,到电感器,然后到负载。尽可能地减小这两个环路的有效面积,以减少杂散电感,并更大限度地降低噪声和可能的运行不稳定情况。
- 将输入电容器放置在靠近 LM5005 VIN 引脚及连接到 PGND 引脚的外露焊盘的位置。将电感器尽可能靠近 SW 引脚及输出电容器放置。如用于降低 EMI 的 PCB 布局 中所述,放置有助于尽可能减小开关电流环路的面积并降低高电流路径的电阻损耗。一个很好的选择是在顶层使用接地平面来连接 PGND 引脚、器件的外露焊盘,以及输入和输出电容器的返回端子。有关更多详细信息,请参阅 AN-1748 LM5005 评估板用户指南中详细的电路板布局。
- 更大限度地减小开关节点上的铜面积。使用宽布线将单个顶层平面上的两个 SW 引脚布线到电感器端子,以尽可能减少导通损耗。电感器可以放置在 PCB 相对于 LM5005 的底部,但要注意避免电感器磁场与敏感反馈或补偿布线发生任何耦合。
- 在 PCB 的第二层上使用实心接地平面,尤其是在 LM5005 和功率级元件下方。该层充当噪声屏蔽层,也充当散热路径。
- 使输入和输出电源总线连接尽可能宽且短,以减少转换器输入和输出的压降并提高效率。在顶部使用铜平面将多个 VIN 引脚和 PGND 引脚连接在一起。
- 提供足够大的 PCB 面积,以实现适当的散热。如热设计中所述,使用足够的铜面积来提供与最大负载电流和环境温度相称的低 RθJA。使用二盎司(不少于一盎司)的铜厚度制作 PCB 顶层和底层。使用矩阵式散热过孔将外露焊盘连接到 PCB 底层上的接地平面。如果 PCB 具有推荐的多个铜层,请将这些热通孔连接到内层散热接地平面。
- 将检测迹线从 VOUT 调节点布放到反馈电阻器,使其远离 SW 引脚和电感器,避免因开关噪声而污染该反馈信号。当使用高电阻来设置输出电压时,这种布线最为重要。建议将反馈布线布置在与电感器和 SW 节点布线不同的层上,以便在检测布线与电感器或 SW 节点多边形之间存在接地平面,从而进一步消除反馈布线上的 EMI。
- 如果负载处的电压精度很重要,请确认直接在负载端子处进行反馈电压感测。由此可校正 PCB 平面和布线中的压降,并提供出色的输出电压设定点精度和负载调节。将反馈电阻分压器放置在更靠近 FB 引脚的位置,而不是靠近负载,因为 FB 节点是误差放大器的输入,因此对噪声敏感。
- COMP 也是对噪声敏感的节点。将补偿元件尽可能靠近 FB 和 COMP 引脚放置。
- 将 RT、CSS、CRAMP 和 CVCC 的元件靠近各自的引脚放置。将所有信号元件接地回路连接直接连接至 LM5005 的 AGND 引脚。使用覆盖设备整个下侧的顶部铜区域,将 AGND 和 PGND 引脚连接在 LM5005 的暴露焊盘上。将此下侧铜区域内的几个通孔连接到 PCB 内部接地平面。
- 有关其他重要指南,请参阅相关文档。