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【电源篇】 PCB布局布线——工程师原创应用笔记
发布时间:2020-07-14 阅读量:1246 来源:我爱方案网 作者:刘工程师

【编者按】本文以BUCK降压拓扑为例进行讲解,通过作者的项目实践,将设计思路、PCB布局和PCB布线等进行详细解说,为读者提供学习思路。以最基础的讲解方式分享给工程师们,让读者汲取项目的每个环节知识点。

 

一、设计思路


本文以BUCK降压拓扑为例进行讲解,其它拓扑结构设计思路大同小异,BUCK降压拓扑如下图:


1.png 

 

1、功率环路尽量小。基于电磁场理论,环路越小,辐射越小,对后期EMC等认证很有帮助,同时,对模拟电路等其它电路干扰小,提高电源的稳定性;

2、模拟部分(FB反馈环路、使能、增益补偿等)靠近电源IC,同时,避免受功率环路的影响;

3、处理好地平面,模拟地单点接到功率地平面。


二、项目实战


1、原理图设计

原理图如下:


1594713433745120.png

 

原理图设计根据datasheet的典型设计优化即可。


①、输入部分增加TVS抗浪涌,增加1nF瓷片电容给高频干扰信号提供低阻抗回路等;

②、输入部分增加防反接,可以用肖特基二极管或PMOS管,PMOS管主要针对大电流场合;

③、BST管脚,串联电阻,可以平滑SW开关波形,降低EMC;

④、输出部分增加指示灯;

⑤、如果担心输出电压过高损坏后级昂贵的模块,输出部分可以增加稳压二极管;

⑥、如果输入部分电容C7过大,避免上电瞬间充电电流过大,可以增加PTC;

⑦、为了提高抗传导干扰功能,输入部分可以增加π型滤波器,对低频干扰很有帮助;

⑧、SW管脚部分可以增加RC吸波电路,降低EMC。

 

2、PCB布局


PCB布局可以参考datasheet,万变不离其宗,功率环路最小,模拟器件靠近电源IC,处理好地平面。

①、先布局环路一,包含如下器件L1、C4、C5、D4。

 

3.png

 

②、再布局环路二,包含如下器件C7、U1、L1、C4、C5。

 

4.png

 

 ③、布局电源IC周围器件

 

5.png

 

④、布局其它器件,尽量紧凑

 

1594713556665284.png

 

3、PCB布线


几个注意事项:

①、功率环路走线尽量粗,地平面尽量完整;

②、如果空间有限,没法提供完整的地平面,需要考虑地线回路,使整个功率环路最小。

③、反馈回路取样点最好取在滤波电容处,此处电压比较稳定,环路稳定,如果取在电感上,将造成功率环路不稳定,纹波增大,甚至输出电压不稳定;

④、FB走线避免走在功率环路内,避免辐射干扰,造成环路不稳定;

⑤、模拟地单点接到地平面。


1594713610269721.png

 

三、小结


PCB布局布线需要处理好功率环路、模拟电路、地平面、FB反馈回路等,只要抓住了重点,设计起来就得心应手。

PCB布局布线涉及的知识点很多,本文只是简要的介绍了下,仅仅起到抛砖引玉的作用,日后设计过程中,需要不断的总结经验,沟通交流,以达到真正的理解,灵活运用。


作者介绍:刘工程师(笔名),在软硬件技术上有10年的经验,在单片机的经验更是突出,解决过多个单片机难题,可接单片机和软件开发等项目。目前在开讲单片机的教学,教程会在我爱方案网更新,敬请期待!公众号【硬件家园 


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