本文是關于接地布線的布局相關內容介紹。由于接地布線是眾多部件分別需要的布線,所以需要好好考慮其布局。另外,正如在之前的文章中提到的,在DC/DC轉換器電路中,與控制電路密切相關的輸出電壓的反饋等信號系統(tǒng)和切換大電流的開關(功率)系統(tǒng)要分離是非常重要的,這一點在接地布線中也是一樣的。
降壓型轉換器工作時的電流路徑
開關節(jié)點的振鈴
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
模擬小信號地和功率地
“接地”作為電位是等電位,但在模擬信號和數(shù)字信號混合存在的電路(近年來大多數(shù)是這種情況)中,多采用單獨設置模擬地和數(shù)字地,使數(shù)字信號引起的噪聲不傳遞給微小的模擬信號的手法。在開關電源電路(不僅限于DC/DC轉換器)中思路也是一樣的,例如,線路的電壓值直接關系到輸出精度的反饋路徑,需要注意將開關節(jié)點產(chǎn)生的噪聲影響控制在最低限度。
稱呼(叫法)有好幾種,在這里,將像反饋路徑這樣的不喜歡噪聲的線路相關的接地稱為“模擬小信號地(AGND)”,將切換開關節(jié)點等大電流的線路相關的接地稱為“功率地(PGND)”。
最重要的關鍵點是:AGND和PGND必須是分離的。雖然電位相同,最終也是要連接的,但這種做法是出于將“大電流通過開關返回的GND”和“控制信號的GND”分開來防止干擾的考量。
接下來,原則上PGND需要在頂層挨在一起布局配置(Figure 8的左圖)。但是,由于部件的配置等原因,有時會出現(xiàn)無論如何也無法挨在一起進行設計的情況。在這種情況下,如果分隔PGND而通過過孔利用背面和內層進行連接(Figure 8的右圖),受過孔的電阻和電感的影響,可能會出現(xiàn)損耗增加和噪聲惡化問題,因此,請利用實機進行充分驗證。
AGND和PGND需要分離。
布局的基本原則是將PGND配置在頂層并且不分隔PGND。
如果使PGND分隔通過過孔在背面進行連接的話,受過孔的電阻和電感的影響,損耗會增加,噪聲會惡化。
接地層
接地層是指占用一定面積的GND布線,首先需要了解在背面和內層設置接地層的基本目的是旨在減少DC損耗、屏蔽及散熱,而作為GND只是輔助作用。
在多層電路板的內層或背面設置接地層時,需要注意與高頻開關噪聲較多的輸入端和二極管PGND之間的連接。如Figure 9所示,在第3層有公共地、在第4層有信號地的情況下,它們與PGND的連接要在高頻開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行。不可連接噪聲較多的輸入端和二極管附近的PGND。
在第2層有用來減少DC損耗的PGND層時,需要將頂層的PGND和第2層用多個過孔連接,以減小PGND的阻抗。
多層電路板在內層或背面配置接地層時,需要注意與高頻開關噪聲較多的輸入端和二極管PGND之間的連接。
頂層PGND與內層PGND的連接,要通過多個過孔連接,以降低阻抗,減少DC損耗。
公共地或信號地與PGND的連接要在高頻開關噪聲較少的輸出電容器附近的PGND進行,不可在噪聲較多的輸入端或二極管附近的PGN連接。
順便提一下,大家都知道,很多DC/DC轉換器IC具備AGND(SGND)和PGND兩個GND引腳。這是因為在IC內部信號系統(tǒng)和開關(功率)系統(tǒng)也是分離的(因著完全相同的原因)。另外同樣,由于需要相同的電位,所以最終需要連接。重要的是,IC的AGND和PGND要以1點進行連接。最佳連接點請參考技術規(guī)格書的布局信息等。
審核編輯:湯梓紅
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