對(duì)于開關(guān)模式轉(zhuǎn)換器而言，出色的印制電路板（PCB）布局對(duì)獲得最佳系統(tǒng)性能至關(guān)重要。若PCB設(shè)計(jì)不當(dāng)，則可能造成以下后果：對(duì)控制電路產(chǎn)生太多噪聲而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在PCB跡線上產(chǎn)生過(guò)多損耗而影響系統(tǒng)效率；造成過(guò)多的電磁干擾而影響系統(tǒng)的兼容性。

　　ZXLD1370是一款多拓?fù)溟_關(guān)模式LED驅(qū)動(dòng)控制器，每個(gè)不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中都嵌有外部開關(guān)器件。該LED驅(qū)動(dòng)器適用于降壓、升壓或降壓-升壓模式。

　　本文將以ZXLD1370器件為例，討論P(yáng)CB設(shè)計(jì)的考慮因素并提供相關(guān)建議。

　　考慮跡線寬度

　　對(duì)于開關(guān)模式的電源電路，主開關(guān)和相關(guān)功率器件載有大電流。用于連接這些器件的跡線具有與其厚度、寬度和長(zhǎng)度相關(guān)的電阻。電流流經(jīng)跡線時(shí)產(chǎn)生的熱量不僅會(huì)降低效率，而且會(huì)使跡線的溫度上升。為了限制溫升，確保跡線寬度足以應(yīng)對(duì)額定開關(guān)電流非常重要。

　　以下方程顯示了溫升與跡線橫截面積之間的關(guān)系。

　　內(nèi)部跡線：I=0.024×dT 0.44×A 0.725

　　外部跡線：I=0.048×dT 0.444×A 0.725

　　其中：I=最大電流（A）；dT=高于環(huán)境的溫升（℃）；A=橫截面積（mil2）。

　　表1顯示了相對(duì)電流容量的最小跡線寬度。這是基于1oz/ft2 （35μm）銅箔在跡線溫度升高20oC下的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

　　表1：外部跡線寬度與電流容量（20oC溫升）。

　　對(duì)于用表貼器件設(shè)計(jì)的開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器應(yīng)用而言，PCB上的銅面亦可用作功率器件的散熱器。因傳導(dǎo)電流引起的跡線溫升應(yīng)被降到最低。建議把跡線溫升限制在5oC以下。

　　表2顯示了相對(duì)電流容量的最小跡線寬度。這是基于1oz/ft2 （35μm）銅箔在跡線溫度升高5oC下的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

　　表2：外部跡線寬度與電流容量（5oC溫升）。

　　考慮跡線布局

　　必須合理設(shè)計(jì)跡線布局，才能達(dá)到ZXLD1370 LED驅(qū)動(dòng)器的最佳性能。以下指引可以讓基于ZXLD1370的應(yīng)用設(shè)計(jì)無(wú)論是在降壓模式還是升壓模式下都能獲得最大性能。

　　降壓模式

　　圖1顯示了ZXLD1370在降壓模式下工作的典型原理圖。主要開關(guān)回路由Q1、D1、L1及輸入去耦電容C3、由LED形成的負(fù)載、輸出濾波電容C5和檢測(cè)電阻組成。

　　圖1:ZXLD1370降壓LED驅(qū)動(dòng)器的原理圖。

　　C2是ZXLD1370的去耦電容電源軌。要保障ZXLD1370的穩(wěn)定工作，C3應(yīng)以最短的PCB跡線長(zhǎng)度，直接與ZXLD1370的VIN和GND腳相連。

　　為說(shuō)明開啟和關(guān)閉階段的電流方向，圖2對(duì)原理圖進(jìn)行重新繪制，將開關(guān)電路放在了原理圖的右邊。

　　圖2:ZXLD1370降壓LED驅(qū)動(dòng)器的開關(guān)電流回路。

　　在開啟階段（Q1開啟），關(guān)閉階段遺留的電感電流將流過(guò)主開關(guān)Q1.開關(guān)電流路徑的突變將使導(dǎo)線（在圖中以紫色突出顯示，即Q1漏極和D1陰極之間的導(dǎo)線、Q1源極和C3之間的導(dǎo)線以及D1和C3之間的導(dǎo)線）內(nèi)產(chǎn)生較大的電流變化（di/dt）。

　　在關(guān)閉階段（Q1關(guān)閉），開啟階段存儲(chǔ)的電感電流將流過(guò)續(xù)流整流器D1.開關(guān)電流路徑的突變將使紫色突出顯示的相同導(dǎo)線內(nèi)產(chǎn)生較大的電流變化（di/dt）。

　　由開關(guān)產(chǎn)生的尖峰電壓的大小與突出顯示的跡線的電阻和寄生電感有關(guān)。要把開關(guān)產(chǎn)生的尖峰電壓降到最低，就需要確保這些跡線夠短、夠?qū)挕?/p>

　　圖3顯示了具備所有功率器件的降壓PCB布局。該布局示例具有以下特點(diǎn)：盡可能使Q1、D1和C3之間的跡線達(dá)到最短，這有助于減少跡線的電阻和寄生電感產(chǎn)生的噪聲；所有跡線都位于PCB的同一側(cè)，這有助于減少任何經(jīng)由過(guò)孔產(chǎn)生的噪聲。

　　圖3:ZXLD1370降壓LED驅(qū)動(dòng)器的PCB布局示例。

　　升壓模式

　　圖4顯示了ZXLD1370在升壓模式下工作的典型原理圖。主要開關(guān)回路由Q1、D1、感應(yīng)電阻R1、L1及輸入去耦電容C3、由LED形成的負(fù)載和輸出濾波電容器C5組成。

　　圖4:ZXLD1370升壓LED驅(qū)動(dòng)器的原理圖。

　　C2是ZXLD1370的電源軌去耦電容。為確保ZXLD1370穩(wěn)定工作，C3應(yīng)以最短的PCB跡線長(zhǎng)度，直接與ZXLD1370的VIN的GND腳相連。

　　為說(shuō)明開啟及關(guān)閉階段的電流方向，圖5對(duì)原理圖進(jìn)行重新繪制，將開關(guān)電路放在了原理圖的右邊。

　　圖5:ZXLD1370升壓LED驅(qū)動(dòng)器的開關(guān)電流路徑。

　　在開啟階段（Q1開啟），關(guān)閉階段存儲(chǔ)的電感電流將流過(guò)主開關(guān)Q1.開關(guān)電流路徑的突變將使導(dǎo)線（在圖中以紫色突出顯示，即Q1漏極和D1陰極之間的導(dǎo)線、Q1源極和C5之間的導(dǎo)線以及D1和C5之間的導(dǎo)線）內(nèi)產(chǎn)生較大的電流變化（di/dt）。

　　在關(guān)閉階段（Q1關(guān)閉），開啟階段保存的電感電流將通過(guò)不受限制的整流器D1.開關(guān)電流路徑的突然轉(zhuǎn)變亦會(huì)使同一組導(dǎo)體內(nèi)的高電流（di/dt）發(fā)生改變，在圖中以紫色顯示。

　　由開關(guān)產(chǎn)生的尖峰電壓的大小與突出顯示的跡線的電阻和寄生電感有關(guān)。要把開關(guān)產(chǎn)生的尖峰電壓降到最低，就要確保這些跡線夠短、夠?qū)挕?/p>

　　圖6顯示了具備所有功率器件的升壓PCB布局。該布局示例具有以下特點(diǎn)：盡可能使Q1、D1和C5之間的跡線達(dá)到最短，這有助于減少跡線的電阻及寄生電感產(chǎn)生的噪聲；所有跡線都位于PCB的同一側(cè)，這有助于減少經(jīng)由任何過(guò)孔產(chǎn)生的噪聲。

　　圖6:ZXLD1370升壓LED驅(qū)動(dòng)器的PCB布局示例。

　　本文小結(jié)

　　對(duì)于所有開關(guān)穩(wěn)壓器而言，精心的PCB布局對(duì)確保良好工作和降低輻射和傳導(dǎo)噪聲都至關(guān)重要。ZXLD1370在任何工作模式下都是如此。通過(guò)把布線長(zhǎng)度減到最低，就可以避免產(chǎn)生較大的di/dt.打造出色PCB布局的關(guān)鍵在于了解電流路徑并借此進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員亦可計(jì)算出如何進(jìn)一步利用跡線圍繞功率器件，以獲得良好的散熱布局。