本文將回歸部件相關的話題,介紹“電感的配置”。
電感
首先來稍微回顧一下布局相關的電感特性。
當電流流過電感時會產生磁力線。當這種磁力線穿過導體(PCB的導體為銅箔)時,在這部分會產生電渦流。也就是說,如果電感的附近有導體,則可能因電渦流而引發問題。由于電渦流是在抵消磁力線的方向流動,因此會使電感值減小、Q值下降(損耗增加)。順便提一下,Q是表示電感損耗量的參數之一,“Q值大=損耗小”。另外,如果電感附近的銅箔是信號線,則電渦流可能致使噪聲傳播到信號,可能對電路工作有不利影響。
還有一點。電感屬于發熱部件。眾所周知,當電感有電流流過時,會因卷線的電阻成分和其他損耗而發熱。隨著電感的溫度升高,除元件劣化之外,鐵氧體鐵芯的情況下,如果超過居里溫度,電感值會急劇下降。一般會提供額定電流值和電阻值規格作為參考標準,但在實際安裝時需要考慮散熱。
請記住這些要點以及以下關鍵點。
電感的配置
為了將來自開關節點的輻射噪聲控制在最低,雖然重要程度僅次于輸入電容器,請將電感盡量配置在IC附近。
如果為了降低布線電阻散熱而過度擴大銅箔面積的話,銅箔可能起到天線的作用,使EMI增加,因此不可過度增加銅箔面積。
從EMI的角度出發考慮布線面積的布局示例見Figure6-a,配置了不必要布線的不良示例見Figure6-b。
具體的布線寬度可參考電流耐受特性來決定。Figure 5為流過某電流時的導體寬度和自發熱導致的溫升圖表。
例如,當2A的電流流過導體厚度35μm的布線時,為抑制20℃的溫度上升,0.53mm的導體寬度即可對應。但是,由于布線受外圍元器件發熱和環境溫度的影響,因此,需要具備充分的余量。例如,建議1盎司(1OZ)(35μm)PCB板中每1A導體寬度1mm以上、2盎司(70μm)PCB板中每1A導體寬度0.7mm以上。
關于電感外圍布線,不可在電感的正下方配置GND層(Figure 6-c)。這正如前面提到的,磁力線穿過導體GND層并產生電渦流,從而受磁力線消除的影響,使電感值下降或Q值下降(損耗增加)。
非GND的信號線也有因電渦流使開關噪聲傳遞給信號的可能性,因此應避免電感正下方的布線。不得不布信號線時,請使用漏磁較少的閉磁路電感。但是,必須實際測試并確認是否有問題。
另外,還需要注意電感引腳布線間的空間。如Figure 6-d所示,當引腳間的距離近時,開關節點的高頻信號經由雜散電容,電容量被誘導至輸出。
雖然并不僅限于電感,但部件的配置和布線設計常常會成為制約因素。因此,認真將應該注意的要點體現在布局設計中是非常重要的。在結果不理想的情況下,必須進行實測并確認有無問題。
關鍵要點:
?電感要盡量配置在IC附近。
?銅箔面積不可過大。
?電感的正下方不可配置GND層。也要極力避免配置信號線。
?電感引腳的布線不要太近。
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