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PCB設計大講堂:DC/DC轉換器的接地線設計

發布時間 :2018-01-08 11:55 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
圖1:基于基本設計原則的布線模式。
在設計印刷線路板時,PCB設計工程師都會仔細思考銅線的走線方式和零組件的放置問題。如果沒有充分考慮這兩點,印刷線路板的效率、最大輸出電流、輸出紋波及其它特性都將會受到影響。產生這些影響的兩個主要原因則是地線(GND、VSS)和電源線(+B、VCC、VDD)的連接,如果地線及電源線設計合理,電路將能正常地工作,獲得較好的性能指標,否則會產生干擾、性能指標惡化等問題。本文就DC/DC轉換器的設計,介紹一些通用的PCB設計原則和地線連接方法。
 
一些簡要的設計原則
圖1:基于基本設計原則的布線模式。
 
印制線走線方式和零組件的放置常常會影響電路的性能。以下提出了接地線設計四個原則:
1. 用平面布線方式(planar pattern)接地;
2. 用平面布線方式接電源線;
圖2:升壓電路的PCB設計示例。
3. 按電路圖中的訊號電流走向依序逐個放置零組件;
4. 實驗獲得的數據在應用時不應做任何調整,即使受板的尺寸或其它因素影響也應原樣復制數據。
 
在設計中注意以上原則和要點,可以減少電路噪音和訊號干擾。除了以上的基本原則外,在設計銅線走線模式和元件放置時應謹記以下兩點:布線之間會產生雜散電容器;連線長度會產生阻抗。在設計中注意線間雜散電容器和縮短布線長度有利于消除噪音,減少輻射的產生。
 
在上面的幾個基本原則基礎上,PCB設計工程師應注意以下幾點(參見圖1):
圖2:升壓電路的PCB設計示例。
1. 根據電路原理圖進行元件的布局,輸入電流線和輸出電流線應進行區別;
2. 合理放置零組件,保證它們之間的連線最短,以減少噪音;
3. 在電壓變化很大和流過大電流的地方應小心設計以降低噪音;
圖3:降壓電路的PCB設計示例。
4. 如果電路中采用了線圈和變壓器,必須小心進行連接;
5. 電路設計時,將零組件放置在同一方向,便于回流焊接;
6. 零組件間或零組件焊盤和焊盤間必須保證0.5毫米以上的間隙,避免出現橋接。
 
PCB設計示例
a. 升壓轉換器模式布線方式
在升壓轉換器中,輸出電容器(CL)的位置比其它元件更重要,參考圖2。建議在PCB設計時注意以下兩點:
圖3:降壓電路的PCB設計示例。
1. 將輸出電容器盡可能與IC靠近,盡量減少電流迴路。
2. 在PCB板的背面用平面布線方法進行地線連接,板背面的接地線應透過一個過孔與板正面的接地線相連。
 
b. 降壓轉換器布線方式
在降壓電路設計中,肖特基二極體的位置很關鍵,見圖3所示。在PCB設計中注意以下幾點:
1. 肖特基二極體接地點設計將影響輸出的穩定性;
圖3:降壓電路的PCB設計示例。
2. 肖特基二極體陰極連接線的長度將影響輸出的穩定性;
3. PCB背面用大面積銅箔作為地,透過過孔與正面地連接。


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