PCB模块化设计-DCDC电源模块
根据电流参数进行DCDC主干道及反馈的布线优先按照芯片手册示列进行布置特别注意地的处理,尽量保持单点接地,于IC下方回流至地,避免开关噪声沿地平面传播电源输入/输出路径布线采用铺铜处理,铺铜宽度必须满足电源电流大小。输入/输出路径尽量少打孔换层打孔换层的位置须考虑滤波器件位置,输入应打孔在滤波器件之前,输出在滤波器件之后。铺铜处铜皮与焊盘连接使用十字连接,减少焊接不良现象。电流特别大可使用全连接处
1.DCDC模块概述
开关电源的基本构成如下图所示,其中DC-DC变换器用于进行功率转换,他是开关电源的核心部分,此外还有启动、过流和过压保护、噪声滤波等电路。输出采样电路(R1、R2)检测输出电压的变化,并与基准电压Ur比较,误差电压经过放大及脉宽调制电路(PWM),在经过驱动电路控制功率器件的占空比,从而达到调整输出电压大小的目的
1,DCDC电源模块可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,有降压和升压两种,其特点是可为专用集成电路(ASIC),数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。
2、开关电源主要是由输入电磁干扰滤波器(EMI)、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。
常见DCDC电路图
2.开关电源pcb设计要点
1.芯片手册信息读取
A、了解当前芯片的电压范围
B、了解当前芯片的电流大小
C、通过管脚功能表了解芯片的管脚作用
D,有些芯片手册会标明芯片的布线规则
2,原理图分析
分析原理图,对 电源的输入路径、输出路径、反馈路径进行分析,找出其电源流向的主干道输出、输入的主通路一定要清晰
3,布局布线的要点
,注意布局的时候要以开关电源的核心元器件为中心,围绕它来进行布局,电源滤波器的输入和输出在布局时要尽量远离,避免噪声从输入端耦合到输出端
开关电源的布局要紧凑,采取一字型布局,元器件应整齐、均匀、紧凑的排列在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,尽量少打过孔来连接,关键滤波电容的放置一定要合理(最好按照datasheet放置)
)强电流的引线(公共地线、电源的输入输出线)最好铺铜处理,做不到也尽可能的宽一些,以降低布线电阻及其电压降,可减少寄生耦合而产生的自激。其余的那些模块内部的信号互连线也一般加粗到10mil以上(但不能比pin宽)。
Sense接线端的作用简而言之就是调整Output至负载端的输出电源。
SENSE路径的处理:远离干扰源和大电流的平面上,不要直接将sense线连接在开关电源管脚,,一般采用0.5MM的线连接到输出滤波电容之后。
INTVCC引脚滤波的处理,这两个电容为快速波动GATE引脚提供电流回路,对电路的正常工作很重要,要靠近放置。
开关电源芯片和电感下面不要布其他信号线,开关电源芯片的散热焊盘要打散热地过孔,并开窗,保持充分的散热。
对于多路输出的开关电源,在布局的时候,注意使相邻的电感之间垂直放置。
电感布局的注意事项
1、电感要靠近IC放置,但是不要太靠近输入电容CIN、CBYPASS
2、在散热和载流满足要求的条件下
不要增加电感的出线线宽
不要增加电感的出线线宽
不要增加电感的出线线宽
一定要来张图片才形象,不要像下图这样布线
3、电感下方的GND铜皮要挖空;不要像下图这样布线
4、避免电感下方的两块铜皮过近,寄生电容会直接将开关节点出的噪声直接引入至输出,不要像下图这样布线
最后,来张推荐的的布线图
反馈网络布线
反馈网络取电压时,从输出电容后侧取电压,且走线远离电感和二极管。
在远离电感和二极管开关节点的地方出线。不要在电感器和二极管正下方布线。(左图布线更优)
布局布线总结
- 根据电流参数进行DCDC主干道及反馈的布线
- 优先按照芯片手册示列进行布置
- 特别注意地的处理,尽量保持单点接地,于IC下方回流至地,避免开关噪声沿地平面传播
- 电源输入/输出路径布线采用铺铜处理,铺铜宽度必须满足电源电流大小。
- 输入/输出路径尽量少打孔换层
- 打孔换层的位置须考虑滤波器件位置,输入应打孔在滤波器件之前,输出在滤波器件之后。
- 铺铜处铜皮与焊盘连接使用十字连接,减少焊接不良现象。
- 电流特别大可使用全连接处理,或者使用十字连接后对十字处进行铜皮补强处理,以满足通流能力。
- 反馈路径需要远离干扰源和大电流的平面上一般采用10mil以上的线连到输出滤波电容之后。
- 开关电源模块内部的信号互联线尽量短而粗,远离干扰源一般加粗到10mil以上(但不能比焊盘粗)。
- 开关电源的中间散热大焊盘一般需要打散热地过孔。同时,PIN上的孔需双面开窗,以利于散热。
- 一般需要在热焊盘的背面开窗处理,以增大散热面积,提高散热效率。
- 散热大焊盘扇出的过孔中间一般不允许有信号线穿过。
- 开关电源模块的电感器件底下需避免走线其所在层需挖空铜皮处理(挖空至丝印位置),
- 电感附近如有走线,需要对信号线包地处理。
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