电源管理

1.4 PCB板布局介绍

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第四部分我们着重地介绍一下基于 LM5175 四开关升降压变换器的 PCB 的设计和学习那我们在设计完原理图之后接下来我们都要对器件进行 PCB 布局那么这里要注意我们特别看到在整个的这个原理图或者整个线路中有几点需要注意第一就是红色的是大电流的这个 trace 大电流的线那蓝色的是这种小电流的信号线蓝色的线属于容易受到干扰的包括像 COMP、CS 和 CSG 和 FB 这几条线都是容易受到干扰的那第三点这种绿色的打着闪电的这种箭头就是指需要高速的电压变化这个点包括驱动、SW1、SW2 以及 BOOT2 那这些点都是有高速的电压变化的点在 PCB 布局的时候需要格外注意那么在整个四开关升降压变换器中除了有高电压变化斜率点以外同时也存在高电流变化斜率的这个环路那么这里我们可以看到第一个有存在高 di/dt 变化是这个 Buck 这个桥臂的电流然后到 CS 电阻最后回到输入电容这个区域里面这红色区域是一个有高 di/dt 变化的一个环路同理那在右侧这个 Boost 的桥臂再加 CS 电阻到输出电容也是一个还有高 di/dt 变化的区域除了这两个主功率区以外我们的驱动回路包括 CBOOT 通过 RGQ1 通过内部的驱动给 Q1 充电以及 Q1 放电那么类似于 Q2 的充放电还有 Q3 和 Q4 的充放电回路都是存在一个高的 di/dt 的回路对于这种含有非常高的电流变化斜率的区域我们要求这个整体的面积尽可能地小那么尽可能地去减小它的面积以及减小这个环路上的寄生电感同时输入和输出这个电容必须非常靠近这两个 MOS 管所形成的这个环路面积使得这个整个包出来的面积尽可能地小这里我们是可以看到一个实际的用 LM5175 四开关升降变换器的一个实际的 Layout 的布局可以看到首先我们的这个 Buck 的这个桥臂以及输入电容是左边这个白色小框所包含的环路可以看到是非常地小同时右侧其实是 Boost 这个桥臂和输出电容以及 CS 电阻形成了这个环路面积就是右侧这个白框里面的这个面积也是非常地小可以看到这里的 Shunt 就是这个 RSENSE 是非常靠近既靠近 Buck 桥臂也非常靠近 Boost 桥臂那么同时在 Vin 和 VO 上都打了很多过孔以帮助整体这个功率级的散热那下面这张图是控制级以及主功率一些被动元件是放在我们 PCB 的背面那中间这一大块是我们 TSSOP-28 的 IC LM5175 那它最下面这一块其实是 AGND 那可以看到和 Power GND 其实是分开的通过单点通过 AGND 这个单点连到 LM5175 的这个散热盘然后通过这个散热盘和整体的功率地连在一起这里还看到我们的 VCC 和 BOOT 的 COMP 是非常靠近 IC 的那整个功率级都摆在 IC 的上面包括输入的陶瓷电容和铝电解输出的陶瓷电容和铝电解还包括这个电感同时我们打了很多过孔那也有助于顶侧的那个 MOS 管散热同时我们可以看到下面要注意几点第一点就是我们刚才说的 PGND 和 AGND 需要单点连在这个散热盘上 VCC 和 BOOT 我们刚才提到过需要非常靠近 IC 那还有就是功率地和这个信号的器件需要隔离开那同时电流检测的这个滤波器滤波线路需要非常靠近 IC 那这就是我们控制级需要注意的一些点那内层的摆放其实是这样第二层其实是铺了一整块地那第三层主要走了驱动的线路大家可以看到像 Q1 的这种驱动的整个它所环绕出来的面积是尽可能地小 Q3 的这个是 Boost 同步整流管的这个驱动的面积也是尽可能小那么说过这两点两个区域都是一个 di/dt 比较高的区域因此需要尽可能小的面积那第四、第五层分别是第四层是做了对 CS 电阻做差分线的连接到我芯片的 CSG 和 CS 两端那同时我们还有输出的 CS 电阻通过这个第五层走掉了那除了正常走线以外其他地方都是大面积地铺了地和给那个 MOS 管散热的通孔最后我们对今天的 Presentation 作一个总结首先我们讲了一下那个升降压的应用以上就是基于 LM5175 四开关升降压变换器的 PCB 板设计感谢大家的观看和收听，谢谢