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隔离|【干货分享】非隔离式开关电源PCB布局设计( 三 )


四、功率焊盘形式
注意功率元件的焊盘形式 ， 如低ESR电容、MOSFET、二极管和电感 。
对于去耦电容 ， 正负极过孔应尽量互相靠近 ， 以减少PCB的ESL 。 这对低ESL电容尤其有效 。 小容值低ESR的电容通常较贵 ， 不正确的焊盘形式及不良走线都会降低它们的性能 ， 从而增加整体成本 。 通常情况下 ， 合理的焊盘形式能降低PCB噪声 ， 减小热阻 ， 并最大限度降低走线阻抗以及大电流元件的压降 。
大电流功率元件布局时有一个常见的误区 ， 那就是不正确地采用了热风焊盘(thermal relief) 。 非必要情况下使用热风焊盘 ， 会增加功率元件之间的互连阻抗 ， 从而造成较大的功率损耗 ， 降低小ESR电容的去耦效果 。 如果在布局时用过孔来传导大电流 ， 要确保它们有充足的数量 ， 以减少阻抗 。 此外 ， 不要对这些过孔使用热风焊盘 。
五、控制电路布局
使控制电路远离高噪声的开关铜箔区 。 对降压转换器 ， 好的办法是将控制电路置于靠近VOUT+端 ， 而对升压转换器 ， 控制电路则要靠近VIN+端 ， 让功率走线承载连续电流 。
如果空间允许 ， 控制IC与功率MOSFET及电感(它们都是高噪声高热量元件)之间要有小的距离(0.5英寸~1英寸) 。 如果空间紧张 ， 被迫将控制器置于靠近功率MOSFET与电感的位置 ， 则要特别注意用地层或接地走线 ， 将控制电路与功率元件隔离开来 。
控制电路应有一个不同于功率级地的独立信号(模拟)地 。 如果控制器IC上有独立的SGND(信号地)和PGND(功率地)引脚 ， 则应分别布线 。 对于集成了MOSFET驱动器的控制IC ， 小信号部分的IC引脚应使用SGND 。
信号地与功率地之间只需要一个连接点 。 合理方法是使信号地返回到功率地层的一个干净点 。 只在控制器 IC下连接两种接地走线 ， 就可以实现两种地 。
控制IC的去耦电容应靠近各自的引脚 。 为尽量减少连接阻抗 ， 好的方法是将去耦电容直接接到引脚上 ， 而不通过过孔 。
六、回路面积与串扰

两个或多个邻近导体可以产生容性耦合 。 一个导体上的高dv/dt会通过寄生电容 ， 在另一个导体上耦合出电流 。 为减少功率级对控制电路的耦合噪声 ， 高噪声的开关走线要远离敏感的小信号走线 。 如果可能的话 ， 要将高噪声走线与敏感走线布放在不同的层 ， 并用内部地层作为噪声屏蔽 。
空间允许的话 ， 控制IC要距离功率MOSFET和电感有一个小的距离(0.5英寸~1英寸) ， 后者既有大噪声又发热 。
LTC3855控制器上的FET驱动器TG、BG、SW和BOOST引脚都有高的dv/dt开关电压 。 连接到最敏感小信号结点的LTC3855引脚是：Sense+/Sense-、FB、ITH和SGND ， 如果布局时将敏感的信号走线靠近了高dv /dt结点 ， 则必须在信号走线与高dv/dt走线之间插入接地线或接地层 ， 以屏蔽噪声 。
在布放栅极驱动信号时 ， 采用短而宽的走线有助于尽量减小栅极驱动路径中的阻抗 。
如果在BG走线下布放了一个PGND层 ， 低FET的交流地返回电流将自动耦合到一个靠近BG走线的路径中 。 交流电流会流向它所发现的最小回路/阻抗 。 此时 ， 低栅极驱动器不需要一个独立的PGND返回走线 。 最好的办法是尽量减少栅极驱动走线通过的层数量 ， 这样可防止栅极噪声传播到其它层 。
在所有小信号走线中 ， 电流检测走线对噪声最为敏感 。 电流检测信号的波幅通常小于100mV ， 这与噪声的波幅相当 。 以LTC3855为例 ， Sense+/Sense-走线应以最小间距并行布放(Kelvin检测) ， 以尽量减少拾取di/dt相关噪声的机会 。
另外 ， 电流检测走线的滤波电阻与电容都应尽可能靠近IC引脚 。 当有噪声注入长的检测线时 ， 这种结构的滤波效果最好 。 如果采用带R/C网络的电感DCR电流检测方式 ， 则DCR检测电阻R应靠近电感 ， 而DCR检测电容C则应靠近IC.

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