DC/DC转换器设计中接地线的布线技巧

在设计印刷线路板时,设计工程师都会仔细思考铜线的走线方式和元器件的放置问题。如果没有充分考虑这两点,印刷线路板的效率、最大输出电流、输出纹波及其它特性都将会受到影响。产生这些影响的两个主要原因则是地线(GND、VSS)和电源线(+B、VCC、VDD)的连接,如果地线及电源线设计合理,电路将能正常地工作,获得较好的性能指标,否则会产生干扰、性能指标恶化等问题。本文就DC/DC转换器的设计,介绍一些通用的设计原则和地线连接方法。

图1:基于基本设计原则的布线模式。图2:升压电路的PCB设计示例。图3:降压电路的PCB设计示例。(点击放大该图)

设计原则

印制线走线方式和元器件的放置常常会影响电路的性能。以下提出了接地线设计的四个原则:

1. 用平面布线方式(planar pattern)接地；

2. 用平面布线方式接电源线；

3. 按电路图中的信号电流走向依序逐个放置元器件；

4. 实验获得的数据在应用时不应做任何调整,即使受板的尺寸或其它因素影响也应原样复制数据。

在设计中注意以上原则和要点,可以减少电路噪声和信号干扰。除了以上的基本原则外,在设计铜线走线模式和元件放置时应谨记以下两点:布线之间会产生杂散电容；连线长度会产生阻抗。在设计中注意线间杂散电容和缩短布线长度有利于消除噪声,减少辐射的产生。

在上面的几个基本原则基础上,设计工程师应注意以下几点(参见图1):

1. 根据电路原理图进行元件的布局,输入电流线和输出电流线应进行区别；

2. 合理放置元器件,保证它们之间的连线最短,以减少噪声；

3. 在电压变化很大和流过大电流的地方应小心设计以降低噪声；

4. 如果电路中采用了线圈和变压器,必须小心进行连接；

5. 电路设计时,将元器件放置在同一方向,便于回流焊接；

6. 元器件间或元器件焊盘和焊盘间必须保证0.5毫米以上的间隙,避免出现桥接。

PCB设计示例

a. 升压转换器模式布线方式

在升压转换器中,输出电容(CL)的位置比其它元件更重要,参考图2。建议在PCB设计时注意以下两点:

1. 将输出电容尽可能与IC靠近,尽量减小电流回路。

2. 在PCB板的背面用平面布线方法进行地线连接,板背面的接地线应通过一个过孔与板正面的接地线相连。

b. 降压转换器布线方式

在降压电路设计中,肖特基二极管的位置很关键,见图3所示。在PCB设计中注意以下几点:

1. 肖特基二极管接地点设计将影响输出的稳定性；

2. 肖特基二极管阴极连接线的长度将影响输出的稳定性；

3. PCB背面用大面积铜箔作为地,通过过孔与正面地连接。

Torex公司供稿

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