接下來就具體的元器件配置進行介紹。本次介紹以下項目中的第三項“輸入電容器和二極管的配置”。
開關節點的振鈴
輸入電容器和二極管的配置
散熱孔的配置
電感的配置
輸出電容器的配置
反饋路徑的布線
接地
銅箔的電阻和電感
噪聲對策:拐角布線、傳導噪聲、輻射噪聲
噪聲對策:緩沖電路、自舉電阻、柵極電阻
輸入電容器和二極管的配置
接下來介紹的PCB板布局將以介紹電流路徑時使用的右側電路為基礎。請回憶本電路的同時看PCB板布局圖。
首先,配置最重要的元器件——輸入電容器和二極管。
本章的最開始的“DC/DC轉換器的PCB板布局概述”中的“PCB 布局的要點” 中提到
“將輸入電容器和二極管在與IC引腳相同的面,盡可能地配置在IC最近處”。這顯然是非常重要的要點,所以請務必記住。
輸入電容器在電流電容較小的電源(IO≤1A)時,電容值也變小,因此有時1個陶瓷電容器即可同時充當CIN和CBYPASS。這是因為陶瓷電容器隨著電容值變小,其頻率特性變好。但是,不同陶瓷電容器的頻率特性不同,因此需要確認實際使用產品的頻率特性。
CIN所用的大容值電容器,如以下所示,一般特別頻率特性較差,因此,需要與CIN并聯配置頻率特性優異的高頻用去耦電容器CBYPASS。
CBYPASS請使用表面貼裝型的疊層陶瓷電容器。
Figure 2. 陶瓷電容器的頻率特性
接下來,通過實際的布局來介紹好的例子和不好的例子。
Figure 3-a表示理想的輸入電容器布局例。CBYPASS配置于與IC引腳相同面的最近處。
Figure 3-a. 理想的輸入電容器配置
CBYPASS供給大部分脈沖狀的電流,因此大容量電容器CIN如Figure 3-b所示,離開2cm左右也沒問題,但請遵循前面提到的“盡可能地接近IC”。
Figure 3-b. CBYPASS配置于與IC相同面的最近處時,CIN距離2cm左右也沒問題與之相對, Figure 3-b為妥協的例子。
因空間原因無法在IC相同面配置CIN時,以正確配置了CBYPASS為前提,可如Figure3-c所示,借助導通孔配置于背面。
但是,此時,可能能夠回避噪聲相關風險,但因導通孔電阻的影響,在大電流時紋波電壓可能會増加,因此需要進行實際確認。
Figure 3-c. 將CIN配置于背面時擔心紋波電壓増加
下面的Figure 3-d為CBYPASS和CIN配置于背面的布局。
本布局受導通孔的電感成分影響,電壓噪聲増加,因此絕對不可進行這樣的布局。
Figure 3-d. 不可進行的輸入電容器配置,受導通孔電感影響噪聲増加
Figure 3-e 為CBYPASS、CIN及二極管D1的理想布局。
CBYPASS配置于IC的VIN引腳及GND引腳最近處是非常重要的。
但是,降壓型轉換器時,即使將CBYPASS配置于IC的最近處,CIN的接地也存在數百MHz的高頻。因此,建議CIN的接地和輸出電容器CO的接地離開1cm~2cm進行配置。
Figure 3-e. 理想的續流二極管的配置
二極管D1也配置于與IC引腳同面的最近處。二極管使用最短且較寬的布線,需要直接連接于IC的開關引腳和GND引腳。
借助導通孔配置于背面時,受導通孔電感的影響,噪聲將增加,因此絕對不可借助導通孔。
Figure 3-f是不好的二極管布局示例。
CBYPASS、IC的VIN引腳及GND引腳的距離較遠,因此受布線電感的影響產生電壓噪聲/振鈴。
二極管、IC的開關引腳和GND引腳和的距離較遠,因此布線電感増加,尖峰噪聲變大。
Figure 3-f. 不好的二極管布局
CBYPASS的配置不當,即未接近配置時,受布線長度或導通孔影響寄生電感增加。從而隨著開關而產生較大振鈴。
此外,到輸入電容器的環路成為天線,噪聲輻射到周邊。
下面的波形是CBYPASS離開2mm時和10mm時的波形??梢娬疋徝黠@變大。
前面的說明中也略有提到,這是因為布局的影響非常直接地顯示出來的結果。在實際的布局工作中,可能有時不得不妥協。但是,請盡量將妥協部分控制在最低限度,爭取達到理想布局。
審核編輯:湯梓紅
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