优化电源模块性能的PCB布局技术
优化电源模块性能的PCB布局技术

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领 先 的 0 值 就 很 理 想 ,但 l 封 装 剑 当外 宅 气的 热 阻抗 ( ) 大 时 ,低 0 值 0 太 也 毫 无 意 义 !如 果 没 有 提 供 与 周 围空 气
路 互 不 重 叠 的 区 域 ( 括 环 路 间 的 边 包 界 ) ,即 为 高 d / t i d g流 区 域 。 在 向转 换 器 提 供 高 频 电流 以 及 使 高 频 电 流返 回
图 2 SM L W IC E 环 路 IPES TH R
( ) 地 连 接 尤 为 重 要 。 C 接 模 块 中 接 地 的 引 脚 ( 括 裸 焊 包 盘 ) 、输 入和 输 出 电容 器 、软 启 动 电容
高 端 M OS FET的 持 续 导 通 时 间 内 经 该
旁路 电容 器与其 各 自的V 和VO T 引脚 U
之 间的 走 线 尽 量 缩 短 并扩 宽 ,即 可 将 这
MOSFET,到达 内部 电感 器和输出旁
路 电 容 器 ( 。) 后 返 回输 入 旁 路 电容 C ,最
V 和 VO T 脚放 置 。 如 图2 示 ,若 使 U引 所
源模 块 经 过 独 特 设 计 ,本 身 即具 有 低 辐 射 和 传导 E I 而遵 循 本 文 介 绍 的PC M , B
布 局指 导方针 ,将 获 得 更 高 性 能 。
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和 底层 均 具 有 未 损 坏 的一 盎 司铜 散热
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开关电源PCB布局实用指南

开关电源PCB布局实用指南首先,为了提高整体的可靠性和稳定性,应将开关电源及其相关的元件集中布局在一个地方,并尽量远离其他的高频信号、干扰源和辐射源。
这样可以有效地降低电磁干扰和噪声对开关电源的影响。
其次,应合理划分电源各个模块的区域。
开关电源通常包括输入滤波、整流、变换和输出滤波等模块,每个模块都需要专门的布局区域。
底层的输入滤波电路应尽量靠近输入电源,输出滤波电路应尽量靠近负载,这样可以有效地降低输入和输出线路的串扰。
另外,应合理安排各个元件的布局,尽量减少回路长度和面积。
开关器件、电感器件、电容器件和散热器件等应该尽量靠近,减少互相连接的导线长度,降低电路的等效串感和串阻。
并且应尽量避免敏感元件(如模拟电路、信号放大器等)和高功率元件(如开关管、放大管等)的靠近,以防止互相干扰。
第四,合理规划和布局散热系统。
开关电源中的功率元件通常会产生较大的热量,需要通过散热器件进行散热。
因此,应尽量将散热器件布局在靠近散热片和风扇等辅助散热设备的位置,确保热量能够有效地被散出。
并且应尽量避免散热器件与其他元器件的直接接触,以防止温升对其他元器件产生不良影响。
最后,应注意地面和电源线的布局。
地面应尽量简洁,减少回路面积,并且保持连续和良好的连接。
电源线应尽量粗、短,以降低线路的串感和串阻。
并且应合理选择电源线的走向,减少回路面积和电源线的干扰对电路的影响。
综上所述,开关电源PCB布局是一个非常重要且复杂的问题,需要综合考虑各个因素的影响。
通过合理划分区域、布局元件、规划散热系统和优化地面和电源线的布局,可以提高开关电源的稳定性、可靠性和抗干扰能力。
因此,对于开关电源设计者来说,掌握开关电源PCB布局的实用指南是非常有意义的。
pcb布局紫色框

pcb布局紫色框PCB(Printed Circuit Board)布局紫色框是在电路板设计中经常用到的一种技术,通过在布局过程中添加紫色框线,可以实现各种功能,如电路隔离、信号处理和电源分配。
在本文中,我们将探讨PCB布局紫色框的用途、设计原则以及实施步骤。
I. 紫色框的用途PCB布局紫色框主要用于以下几个方面:1. 电路隔离:通过添加紫色框线,可以将电路板的不同功能模块分隔开来,减少信号干扰,并提高电路板的可靠性和稳定性。
2. 信号处理:紫色框线可以用于定义信号处理电路的边界,确保信号传输的精确性和准确性。
同时,它也有助于在多层电路板上管理信号的引导和传输。
3. 电源分配:通过在PCB布局中添加紫色框,可以划定电源分配网络的区域,提高电源线的可追溯性,并有助于解决电源跳线、电源噪声等问题。
II. PCB布局紫色框的设计原则在设计PCB布局紫色框时,需要遵循以下原则:1. 功能分区:根据电路板的功能和模块划分,将紫色框用于划定不同区域。
比如,可以将数字信号处理、模拟信号处理和电源分配分别划分到不同的区域。
2. 信号完整性:确保紫色框线与信号的边界相吻合,避免信号传输时的干扰和损耗。
同时,应合理布置传输线路,减少信号串扰和电磁辐射。
3. 电源管理:合理规划电源网络,避免电源线路交叉干扰。
通过添加紫色框线,可以划定电源区域,降低电源导线的长度和阻抗。
4. 紫色框线宽度:根据实际需求和设计规范,选择适当的紫色框线宽度。
过宽的线框可能会占用过多的空间,而过窄的线框则可能导致信号完整性和电源管理的问题。
III. PCB布局紫色框的实施步骤以下是实施PCB布局紫色框的步骤:1. 设定布局规则:在PCB设计软件中,设定相关的布局规则,包括紫色框线的颜色、宽度和层次等参数。
2. 划定功能区域:根据电路板的功能需求,使用PCB设计软件在适当位置添加紫色框线,划定不同的功能区域。
保持紫色框的连续性并避免重叠。
3. 优化信号传输:通过合理布局传输线路,减少信号串扰和电磁干扰。
开关电源PCB排版基本要点

开关电源PCB排版基本要点开关电源是现代电子产品中最常用的电源类型之一,其特点是具有高能效、高稳定性、高可靠性和高安全性等诸多优点,在电子设备中被广泛应用。
而开关电源PCB的排版也是开关电源设计过程中不可避免的一部分,其质量和效率直接影响到开关电源的性能和使用寿命。
因此,掌握开关电源PCB排版基本要点对于开关电源的设计、制造和使用都是非常重要的。
1.选择适当的PCB材料选择适当的PCB材料是开关电源PCB排版的第一步。
开关电源的高频开关和驱动信号需要在PCB上传输,因此PCB材料必须具备良好的高频性能。
此外,开关电源PCB上承载电流较大,需要具备良好的绝缘性和耐高温性能。
一般来说,FR-4玻璃纤维板是开关电源PCB的常用材料,如果需要更高的性能,还可以选择更高阶的材料,如RO4350B等。
2.选择适当的PCB布局方案开关电源PCB的布局方案直接影响到开关电源的性能和稳定性。
布局方案应该尽量使得开关电源的各个功能模块之间距离近,缩短信号传输路径和电路反应时间。
另外布局中各个电源模块的位置和连接线的长度也需要优化,这样可以减少信号传输的失真和损耗。
同时,还需要注意不同功能模块之间的干扰和交叉干扰,要保持一定的距离和阻隔,避免不必要的干扰。
3.合理地安排元器件位置和布局元器件的位置和布局是开关电源PCB排版的核心内容。
一般来说,根据功能模块的不同,可以将元器件分为输入电路、输出电路、控制电路和保护电路等几类。
在进行元器件位置和布局时,要根据不同的电路模块进行划分,将各个元器件放置到相应的区域内。
另外,元器件的放置位置应该尽量靠近使用的模块,对于需要进行热量分散的元器件还要按照规定的热点分布方式进行排布,以提高开关电源的散热效果和稳定性。
4.合理地引出信号和电源线路在开关电源PCB排版时,合理引出信号线路和电源线路非常重要。
电源线路尤其需要注意,要确保其布局合理、电线宽度充足和分布均衡。
信号线路要避免走线交叉、过于靠近引脚和元器件等不利于信号传输的情况,尽量使得走线折线尖锐程度合理、走线宽度符合设计要求,提高信号传输的稳定性和准确性。
PCB布局原则

PCB布局原则PCB设计是电子工程师必不可少的技能之一,而PCB布局则是一个成功产品的关键之一。
PCB布局不仅仅决定了电路板的尺寸,还决定了信号的传输和电路的性能。
下面我们来具体介绍PCB布局的原则和技巧。
一、电源和地面分割注意事项PCB布局中,电源线和地面线的分割是非常重要的。
在布局中,需要确保具有高流量的线路和信号线路分离得足够远,以减少对信号的影响。
其次,需要注意电源和地面不能交错使用,这样容易导致电源噪声和地面回路的噪声混合在一起,进而增强了干扰噪声的影响。
最后,应该保证电源以及地面电压分别连接到合适的地方,以最大限度地减少噪声对电路的影响。
二、排列元件的位置在PCB布局中,需要排列元件的位置,并确定元件与其他元件的距离。
这一过程需要注意这几个问题:1.电路模块分组将具有相似功能的元件分组在同一区域,可以减少干扰和循环传导的可能。
2.电路模块布置在同一电路板上,多个电路模块应设计成适当的布局。
过分追求面积的小型化会导致干扰影响电路工作。
因此,我们需要按照元器件的尺寸,合理安排每个元器件的布局,并确保电路板空间的充分利用。
3.检测电路板的热量和线路走向在元件安装布局的过程中,我们还需要同时考虑电路布局的热量分配以及线路的走向。
在确保散热方案的同时保证信号线路的准确性和稳定性。
三、电路的缩短尽量减少元件之间的距离和连接器的数量,可以有效减少元件的损耗和信号延迟,并可以最大化地提高信号的传输速率和精度。
四、过孔和电阻设计在PCB布局中,需要加入过孔和电阻。
过孔要设置在接地平面之间,并且尽量位置协调一致。
电阻的正确使用可以改善信号成型,降低信噪比,并最大化地提高整个电器系统的可靠性和稳定性。
五、布线的走向须注意在焊接元件的时候,我们需要通过减少信号线的遮盖和干扰,改善信号线的传输质量。
在布线走向的过程中,应该避免进行直线和尖角排布,减少网络潜在的噪声影响和串扰,同时要避免使用平面布线。
六、布局的可服务性和可操作性PCB布局中,要注意提高布局的可操作性和可维护性。
电路中的电路板设计布线与布局的优化方法

电路中的电路板设计布线与布局的优化方法在电子设备中,电路板起着连接各个电子元件的重要作用。
良好的电路板设计布线与布局是保证电路性能稳定可靠的关键之一。
本文将介绍电路板设计布线与布局的优化方法,以提高电路板的性能和可靠性。
一、电路板设计布线的优化方法1. 确定信号和功耗路径:在进行电路板布线时,首先需要确定信号和功耗的主要路径。
对于高频信号,应尽量缩短信号传输路径,减少信号失真和干扰。
对于高功耗部分,需要合理规划供电路径,避免功耗过高导致线路过热。
2. 分离模拟和数字信号:在电路板布线时,应尽量将模拟和数字信号分开布线,避免相互干扰。
在设计过程中,可以利用分割地平面或添加屏蔽层等方法来分隔不同信号类型。
这样可以有效减少信号交叉耦合,提高电路的稳定性。
3. 控制信号传输长度:信号传输路径的长度对于高速电路设计至关重要。
较长的传输路径会引入传输延迟和信号失真。
因此,在布线过程中,应尽量缩短信号传输路径,合理控制线路长度,以提高信号传输速度和减少传输延迟。
4. 地平面设计:良好的地平面设计可以有效减少信号回路的干扰,提高电路的抗干扰能力。
在进行地平面设计时,应注意避免地分割和减少地开口,以确保地回路的完整性和连续性。
5. 考虑电磁兼容性:电磁兼容性是电路板设计中需要重视的一个方面。
在进行电路板布线时,应合理规划信号线和电源线的走向,避免信号线与电源线交叉或平行布线,减少电磁干扰的产生。
同时,可以采用屏蔽罩、层板隔离等方法来降低电磁辐射和敏感性。
二、电路板布局的优化方法1. 组件布局:在进行电路板布局时,应根据电路的功能和连接关系合理安排各个组件的位置。
对于高频部分和噪声敏感部分,应尽量远离噪声源和干扰源,以减少噪声干扰。
同时,还需考虑散热问题,将发热元件安排在通风良好的位置,以提高散热效果。
2. 尽量减少层板:使用多层板可以增加布线空间和连接通道,但同时也增加了制作成本和信号传输路径长度。
因此,在进行电路板布局时,应尽量减少层板的使用,选择合适的线路走向,以减少信号传输路径的长度。
IC设计中的模拟电路布局与布线优化技巧
IC设计中的模拟电路布局与布线优化技巧在IC设计中,模拟电路布局与布线优化技巧是确保电路性能和可靠性的关键步骤。
模拟电路是指运用电子器件工作在连续值范围内,以建立电压和电流等模拟信号的电路。
在布局和布线过程中,设计师需要综合考虑电路的性能、功耗、面积和抗干扰能力等多个因素,以实现最佳的电路设计。
本文将介绍几种常用的模拟电路布局与布线优化技巧。
首先,为了实现良好的信号完整性,模拟电路布局应遵循一些基本原则。
尽可能减少信号线的长度和阻抗,以降低传输延迟和信号损耗。
在布局过程中,需要避免信号线和电源线之间的交叉,以减少串扰和噪声。
另外,将相应的模块组件尽可能靠近,以降低信号传输的电容和电感。
对于高频电路,还可以使用地平面层来分隔不同信号类型的部分,以减小地引起的耦合和干扰。
其次,模拟电路布线的优化技巧包括减小环路面积、降低电感和抗干扰设计等。
在模拟电路中,环路面积过大会导致磁耦合和电磁干扰。
因此,设计师需要通过减小信号路径的环路面积来降低干扰。
此外,对于高频和精密模拟电路,还需要特别注意地返回路径的布线,以减小共模干扰。
通过合理布线和引入电源平面,可以降低电感,提高电路的稳定性和可靠性。
另一个重要的优化技巧是降低功耗。
在设计模拟电路时,设计师应该注重功耗优化,以延长电池寿命和提高系统效率。
有效的方式包括降低功耗的电路架构选择、优化功耗的电源供应、使用合适的电源管理电路等。
此外,合理选择和优化器件工作状态也能够有效降低功耗。
例如,在未被使用时关闭模块或降低其工作频率。
此外,模拟电路布局和布线优化中还需要考虑EMI(电磁干扰)和ESD(静电放电)方面的设计。
对于EMI,可以通过合理的地引入来分隔不同信号类型的部分。
同时,考虑到ESD防护是非常重要的,需要对输入、输出和电源等接口进行静电放电保护设计。
使用合适的接地技术和正确的布局布线方式可以有效地降低EMI和ESD问题。
最后,借助于模拟电路设计工具,设计师可以更高效地实现模拟电路布局与布线的优化。
PCB模块化布局---滤波电容设计
PCB模块化布局---电容设计电容在高速PCB设计中扮演着重要的作用,通常也是PCB板上用得最多的器件。
电容在不同的应用场合下,扮演着不同的作用,在PCB板中,通常分为滤波电容、去耦电容、储能电容等滤波电容简单理解就是用在滤波电路中,保证输入、输出的电源稳定,我们通常把电源模块输入、输出回路的电容成为滤波电容。
在电源模块中,滤波电容摆放的原则是“先大后小”:如下图,滤波电容按箭头方向:先大后小摆放;电源设计时,要注意线宽、铜皮要足够宽、VIA个数要足够,保证过流能力。
宽度和VIA 个数结合电流大小来评估。
去耦电容高速IC的电源管脚,需要足够多的去耦电容,最好能保证每个管脚有一个。
实际的设计中,如果没有空间摆放,可以酌情删减。
IC电源管脚的去耦电容的容值通常都会比较小,如0.1uF、0.01uF等。
对应的封装也都比较小,如0402封装、0603封装等;在去耦电容摆放时,扇孔、扇线应该注意:1.尽可能靠近电源管脚放置,否则可能起不到去耦的作用;理论上讲,电容有一定的去耦半径范围,毕竟我们用的电容、器件不是理想的,所以还是严格执行就近原则;2.去耦电容到电源管脚引线尽量短(第1条也是这个目的),而且引线要加粗,通常线宽为8~15mil;加粗目的在于减小引线电感,保证电源性能;3.去耦电容的电源、地管脚,从焊盘引出线后,就近打孔,连接接到电源、地平面上。
这个引线同样要加粗,过孔尽量用打孔,比如能用孔径10mil的孔,就不用8mil孔;4.保证去耦环路尽量小;常见的摆放实例如下图:12去耦电容和IC 在同一面 去耦电容和IC 不在同一层面去耦电容和IC 不在同一层面上图示例为SOP 封装的IC 去耦电容的摆放方式,QFP 等封装的也类似;常见的BGA 封装,其去耦电容通常放在BGA 下面,即背面。
由于BGA 封装管脚密度大,一般放的不是很多,力争多摆放一些;BGA 封装下面的去耦电容如上图示例,有时为了摆放去耦电容,可能需要移动BGA 的fanout,或者两个电源、3地管脚共用一个VIA ;储能电容它的作用就是保证IC 在用电时,能在最短的时间提供电能。
PCB布线与布局优化技巧
PCB布线与布局优化技巧在电子设备的设计中,PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)的布线与布局对于整个电路性能和稳定性起着至关重要的作用。
优秀的PCB布线与布局可以提高电路的抗干扰能力、信号完整性和性能稳定性。
下面就介绍一些PCB布线与布局优化技巧,帮助设计师提高产品质量和性能。
1. 分割电源平面:在PCB设计中,将电源平面分割成多个部分可以减少信号干扰及电磁辐射。
分割电源平面时,需要注意将模拟和数字电源分开,避免互相干扰。
通过合理设置分割线路,可以降低信号交叉干扰,提高信噪比。
2. 最短路径布线:尽量保持布线路径短,减少信号传输的延迟和损耗。
在选取布线路径时,应避免走线交叉、绕线等现象,以确保信号传输的稳定性和可靠性。
布线时还需考虑信号走线的方向,避免信号环路和共模噪声的产生。
3. 差分信号布线:对于高速信号线,尤其是差分信号线,需要特别注意其布线。
差分信号线的长度要尽量保持一致,以减少信号失真和串扰。
此外,差分信号线应在布线过程中尽量保持相邻,以减小信号传输的时间差。
4. 阻抗匹配:在PCB设计中,特别是在高频电路中,阻抗匹配是非常重要的。
正确设计差分对地、微带线、板厚等参数,以保证信号传输的稳定性和准确性。
利用阻抗匹配技术可以尽量减小信号的反射和衰减,提高信号完整性。
5. 地线布线:地线布线是PCB设计中的关键环节。
要尽量减小地线回路面积,避免干扰信号传输。
将地线设置为宽带,减小地线阻抗,提高地线的导电性。
另外,地线布线还要尽量与信号走线相互垂直,避免共模干扰。
6. 噪声隔离:在PCB布局设计中,要将噪声源与敏感信号源隔离开来,以减少噪声对信号的影响。
在设计布局时,可以使用屏蔽罩、滤波器等措施来隔离噪声源,确保信号传输的稳定性和准确性。
7. 确保热量散发:在PCB布局设计中,要考虑电路元件的散热问题。
合理安排元件的位置,保证元件之间的通风通道畅通,以便排出热量。
在布局时应注意避免高功率元件集中布局,以减小热量聚集的风险。
开关电源PCB布局指南
开关电源PCB布局指南开关电源是一种常见的电源供应器件,可将输入电压转换为所需的输出电压,广泛应用于各种电子设备中。
为了确保开关电源的正常运行和安全性,合理的PCB布局设计是非常重要的。
下面是一些开关电源PCB布局的指南。
1.分离高频和低频部分开关电源由高频和低频电路组成,应将它们分离开来以避免互相干扰。
将高频部分放在一块区域,并采取适当的隔离措施,例如增加地平面间距和降噪电容。
2.确保良好的地面平面地面平面是开关电源PCB布局的关键之一、地面平面应尽可能大,并尽量避免断裂和断层,以提供稳定的地面引用。
在地面平面上加入一些分隔岛来隔离高频和低频部分。
3.确保短而粗的电流路径为了减少损耗和EMI干扰,应尽量缩短电流路径。
合理优化布局,使输入和输出的电流路径尽量短。
同时,应采用足够宽的供电和接地线,以降低电阻和电感。
4.高频组件的布局高频组件包括开关管、变压器和滤波电容器等。
这些组件之间应尽量缩短距离,以降低电感和串扰。
变压器应放置在开关管附近,并与开关管垂直放置,以减少磁耦合和电感。
5.散热片和散热孔的布局开关电源的工作过程中会产生较大的热量,因此必须确保良好的散热能力。
散热片应尽量与功率器件接触紧密,并通过散热孔将热量导出。
散热片和散热孔的布局要合理,以确保均匀散热和良好的风流。
6.调试界面和滤波器为了便于调试和测量,应在PCB上设置相应的调试接口。
此外,为了减少EMI干扰,应在输入和输出端口附近添加合适的滤波器,以滤除高频噪声。
7.引脚位置和距离组件的引脚位置和距离对于开关电源的性能和可靠性至关重要。
引脚之间应尽量保持足够的距离,以避免串扰和短路。
同时,引脚的布局也应考虑到易于焊接和布线的因素。
8.信号和功率的分离为了避免信号和功率互相干扰,应尽量将它们分离开来。
信号线和电源线应尽量平行布置,但不要交叉或靠得太近。
此外,还可以在它们之间添加隔离层或屏蔽层,并使用差分传输线来减少干扰。
以上是关于开关电源PCB布局的一些指南。
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全球出现的能源短缺问题使各国政府都开始大力推行节能新政。
电子产品的能耗标准越来越严格,对于电源设计工程师,如何设计更高效率、更高性能的电源是一个永恒的挑战。
本文从电源PCB的布局出发,介绍了优化SIMPLE SWITCHER电源模块性能的最佳PCB布局方法、实例及技术。
在规划电源布局时,首先要考虑的是两个开关电流环路的物理环路区域。
虽然在电源模块中这些环路区域基本看不见,但是了解这两个环路各自的电流路径仍很重要,因为它们会延至模块以外。
在图1所示的环路1中,电流自导通的输入旁路电容器(Cin1),在高端MOSFET的持续导通时间内经该MOSFET,到达内部电感器和输出旁路电容器(CO1),最后返回输入旁路电容器。
图1 电源模块中环路示意图
环路2是在内部高端MOSFET的关断时间以及低端MOSFET的导通时间内形成的。
内部电感器中存储的能量流经输出旁路电容器和低端MOSFET,最后返回GND(如图1所示)。
两个环路互不重叠的区域(包括环路间的边界),即为高di/dt电流区域。
在向转换器提供高频电流以及使高频电流返回其源路径的过程中,输入旁路电容器(Cin1)起着关键作用。
输出旁路电容器(Co1)虽然不会带来较大交流电流,但却会充当开关噪声的高频滤波器。
鉴于上述原因,在模块上输入和输出电容器应该尽量靠近各自的VIN和VOUT引脚放置。
如图2所示,若使旁路电容器与其各自的VIN和VOUT引脚之间的走线尽量缩短并扩宽,即可将这些连接产生的电感降至最低。
图2 SIMPLE SWITCHER环路
将PCB布局中的电感降至最低,有以下两大好处。
第一,通过促进能量在Cin1与CO1之间的传输来提高元件性能。
这将确保模块具有良好的高频旁路,将高di/dt电流产生的电感式电压峰值降至最低。
同时还能将器件噪声和电压应力降至最低,确保其正常操作。
第二,最大化降低EMI。
连接更少寄生电感的电容器,就会表现出对高频率的低阻抗特性,从而减少传导辐射。
建议使用陶瓷电容器(X7R或X5R)或其他低ESR型电容器。
只有将额外的电容放在靠近GND和VIN端时,添加的更多的输入电容才能发挥作用。
SIMPLE SWITCHER电源模块经过独特设计,本身即具有低辐射和传导EMI,而遵循本文介绍的PCB布局指导方针,将获得更高性能。
回路电流的路径规划常被忽视,但它对于优化电源设计却起着关键作用。
此外,应该尽量缩短且扩宽与Cin1和CO1之间的接地走线,并直接连接裸焊盘,这对于具有较大交流电流的输入电容(Cin1)接地连接尤为重要。
模块中接地的引脚(包括裸焊盘)、输入和输出电容器、软启动电容以及反馈电阻,都应连至PCB上的回路层。
此回路层可作为电感电流极低的返回路径以及下文将谈及的散热装置使用。
图3 模块及作为热阻抗的PCB示意图
反馈电阻也应放置在尽可能靠近模块FB(反馈)引脚的位置上。
要将此高阻抗节点上的潜在噪声提取值降至最低,令FB引脚与反馈电阻中间抽头之间的走线尽可能短是至关重要的。
可用的补偿组件或前馈电容器应该放置在尽可能靠近上层反馈电阻的位置上。
有关示例,请参阅相关模块数据表中给出的的PCB布局图表。
有关LMZ14203的布局示例,请参阅/"
target="_blank" >上提供的应用指南文档AN-2024。
散热设计建议
模块的紧凑布局在电气方面带来好处的同时,对散热设计造成了负面影响,等值的功率要从更小的空间耗散掉。
考虑到这一问题,SIMPLE SWITCHER电源模块封装的背面设计了一个单独的大的裸焊盘,并以电气方式接地。
该焊盘有助于从内部MOSFET(通常产生大部分热量)到PCB间提供极低的热阻抗。
从半导体结到这些器件外封装的热阻抗(θJC)为1.9℃/W。
虽然达到行业领先的θJC值就很理想,但当外封装到空气的热阻抗(θCA)太大时,低θJC值也毫无意义!如果没有提供与周围空气相通的低阻抗散热路径,则热量就会聚集在裸焊盘上无法消散。
那么,究竟是什么决定了θCA值呢?从裸焊盘到空气的热阻完全受PCB设计以及相关的散热片的控制。
现在来快速了解一下如何进行不含散热片的简单PCB散热设计,图3示意了模块及作为热阻抗的PCB。
与从结到裸片焊盘的热阻抗相比,由于结与外封装顶部间的热阻抗相对较高,因此在第一次估计从结到周围空气的热阻(θJT)时,我们可以忽略θJA散热路径。
散热设计的第一步是确定要耗散的功率。
利用数据表中公布的效率图(η)即可轻松计算出模块消耗的功率(PD)。
然后,我们使用设计中的最高温度TAmbient和额定结温TJunction(125℃)这两个温度约束来确定PCB上封装的模块所需的热阻。
最后,我们使用PCB表面(顶层和底层上均具有未损坏的一盎司铜散热片和无数个散热孔)的对流热传递的最大简化的近似值来确定散热所需的板面积。
所需的PCB板面积近似值未考虑到散热孔所发挥的作用,这些散热孔将热量从顶部金属层(封装连接至PCB)向底部金属层传递。
底层用作第二表面层,对流可以从这里将板上的热量传送出去。
为了使板面积近似值有效,需使用至少8~10个散热孔。
散热孔的热阻近似于下列方程式值。
此近似值适用于直径为12密尔、铜侧壁为0.5盎司的典型直通孔。
在裸焊盘下方的整个区域内要尽可能多地设计一些散热孔,并使这些散热孔以1~1.5mm的间距形成阵列。
更多信息请参阅" target="_blank" >网站上提供的应用指南文档AN-2020和AN-2026。
结论
SIMPLE SWITCHER电源模块为应对复杂的电源设计,以及与直流/直流转换器相关的典型的PCB布局提供了替代方案。
虽然布局难题已被消除,但仍需完成一些工程设计工作,以便利用良好的旁路和散热设计来优化模块性能。