工程師詳解非隔離式開關(guān)電源PCB布局設(shè)計(jì)技巧

兩個(gè)或多個(gè)鄰近導(dǎo)體可以產(chǎn)生容性耦合。一個(gè)導(dǎo)體上的高dv/dt會(huì)通過(guò)寄生電容，在另一個(gè)導(dǎo)體上耦合出電流。為減少功率級(jí)對(duì)控制電路的耦合噪聲，高噪聲的開關(guān)走線要遠(yuǎn)離敏感的小信號(hào)走線。如果可能的話，要將高噪聲走線與敏感走線布放在不同的層，并用內(nèi)部地層作為噪聲屏蔽。

空間允許的話，控制IC要距離功率MOSFET和電感有一個(gè)小的距離(0.5英寸~1英寸)，后者既有大噪聲又發(fā)熱。

LTC3855控制器上的FET驅(qū)動(dòng)器TG、BG、SW和BOOST引腳都有高的dv/dt開關(guān)電壓。連接到最敏感小信號(hào)結(jié)點(diǎn)的LTC3855引腳是：Sense+/Sense-、FB、ITH和SGND，如果布局時(shí)將敏感的信號(hào)走線靠近了高dv /dt結(jié)點(diǎn)，則必須在信號(hào)走線與高dv/dt走線之間插入接地線或接地層，以屏蔽噪聲。

在布放柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，采用短而寬的走線有助于盡量減小柵極驅(qū)動(dòng)路徑中的阻抗。

如果在BG走線下布放了一個(gè)PGND層，低FET的交流地返回電流將自動(dòng)耦合到一個(gè)靠近BG走線的路徑中。交流電流會(huì)流向它所發(fā)現(xiàn)的最小回路/阻抗。此時(shí)，低柵極驅(qū)動(dòng)器不需要一個(gè)獨(dú)立的PGND返回走線。最好的辦法是盡量減少柵極驅(qū)動(dòng)走線通過(guò)的層數(shù)量，這樣可防止柵極噪聲傳播到其它層。

在所有小信號(hào)走線中，電流檢測(cè)走線對(duì)噪聲最為敏感。電流檢測(cè)信號(hào)的波幅通常小于100mV，這與噪聲的波幅相當(dāng)。以LTC3855為例，Sense+/Sense-走線應(yīng)以最小間距并行布放(Kelvin檢測(cè))，以盡量減少拾取di/dt相關(guān)噪聲的機(jī)會(huì)。

另外，電流檢測(cè)走線的濾波電阻與電容都應(yīng)盡可能靠近IC引腳。當(dāng)有噪聲注入長(zhǎng)的檢測(cè)線時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的濾波效果最好。如果采用帶R/C網(wǎng)絡(luò)的電感DCR電流檢測(cè)方式，則DCR檢測(cè)電阻R應(yīng)靠近電感，而DCR檢測(cè)電容C則應(yīng)靠近IC.

如果在走線到Sense-的返回路徑上使用了一個(gè)過(guò)孔，則過(guò)孔不應(yīng)接觸到其它的內(nèi)部VOUT+層。否則，過(guò)孔可能會(huì)傳導(dǎo)大的VOUT+電流，所產(chǎn)生的壓降可能破壞電流檢測(cè)信號(hào)。要避免在高噪聲開關(guān)結(jié)點(diǎn)(TG、BG、SW和BOOST走線)附近布放電流檢測(cè)走線。如可能，在電流檢測(cè)走線所在層與功率級(jí)走線層之間放置地層。

如果控制器IC有差分電壓遠(yuǎn)程檢測(cè)引腳，則要為正、負(fù)遠(yuǎn)程檢測(cè)線采用獨(dú)立的走線，同時(shí)也采用Kelvin檢測(cè)連接。

走線寬度的選擇

對(duì)具體的控制器引腳，電流水平和噪聲敏感度都是唯一的，因此，必須為不同信號(hào)選擇特定的走線寬度。通常情況下，小信號(hào)網(wǎng)絡(luò)可以窄些，采用10mil~15mil寬度的走線；大電流網(wǎng)絡(luò)(柵極驅(qū)動(dòng)、VCC以及PGND)則應(yīng)采用短而寬的走線。這些網(wǎng)絡(luò)的走線建議至少為20mil寬。