DC-DC电路板 layout做到何种地步

来源:收集 点击数:57 更新时间:2019/3/15 9:50:42

DC-DC电路板 layout做到何种地步,老鸟都无话可喷了!
 

|| 前言

DC-DC电路是电子产品一个必不可少的部分,电子产品中随处可见。Buck、boost、Buck-boost多种并存,再伴随着隔离、非隔离、同步、非同步分类,隔离依据反馈又分为原边反馈、副边反馈,同时又存在正激反激等等。细分下来,还真是门道诸多。原创今日头条:卧龙会IT技术

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TI官网对此部分做了个分类,大家可以参考下。共计1583种,你们用过的有总数的1%吗?当然不代表用的多就用得好,用的少就没有画好,这个没有直接必然联系。有时候多年老鸟也不一定喷的有道理,特别是那种说不清、道不明、不知出处、又无前提、还无数据证实的经验。而且我也看到过一些新人的layout还是可圈可点的。

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上图资料来源于MPS的Demo板公开资料,如果刚刚接触或者负责这一块,大家可以先认识下这玩意样子,看看能否看出一些布局名堂来。

||正文

怎样做到不被喷?不被喷的layout是什么样的(被喷的是什么样的,想看被喷的都心里有点邪恶吧)?

好多小鸟提起被喷心有余悸,战战兢兢,长被喷的经典语句有以下:

"你这回路这么长,回路电感大了会有问题的,这你不知道吗"

"说过多少次,敏感信号要尽可能远离干扰源,你这是拿我开心吧"

"告诉你多少次了,滤波电容要尽可能靠近IC放置,你这电容我不看原理图都找不到在哪里"

"这种信号不要换层,换层过孔电感会有影响的"

"你看你这GND,都支离破碎了,这会有影响的,能否把地布好"

"你这DCDC layout会影响整个产品EMI的,不能只停留在能用的地步" 原创今日头条:卧龙会IT技术

说起来都是泪,但是擦干了泪还得前行,还得layout。耳边响起一首古老的歌,"他说风雨中这点痛算什么,擦干泪不要问为什么"有时候工作就是这样,既有喜悦,也有心酸,重要的是要有成长和积累。

Layout回路与回路电感

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喷的回路就是上边两幅图回流路径,这下看起来一目了然了吧!或许别人喷的真有道理,并不是网上流传的这家太专业了,换一家继续喷的职业喷子。原创今日头条:卧龙会IT技术

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能用图说话的,咱尽量不用文字描述来解释。有时候看图和测试数据比看文字和公式更有冲击力。

Layout敏感信号和干扰源

板上干扰源小伙伴们依据实际产品功能模块划分确定,比如开关管、变压器、电机驱动等等。我们首先要做的做好自己这部分,DCDC中那就是SW信号了(BST实际就是SW通过阻容连接过去输入到芯片内部,实质最终也是SW)。敏感信号,本文中的DCDC敏感信号就是FB了(对于PG、EN、SS等不算敏感信号吧)。对于一些大功率DCDC还有其他敏感信号,比如Sense之类的,依据实际情况确定DCDC敏感信号。

优化大家可以参考上图中PC1(SW到FB电容)在三个版本中从大到小,侧面也可以体现SW对于FB干扰能力逐渐减弱。

既然提到了FB,顺便罗里吧嗦的讲下FB反馈回路两点个人领悟吧:

1. 分压电阻位置,分压电阻及FB回路串联电阻靠近FB脚放置;

确实是这样,为什么敏感?要求精度高哦(精度变化影响输出),输入电流太小呀。

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2. 分压电阻大小,大了好点还是小了好点

有人说大了(上百K到M),效率高,貌似也是这么回事,毕竟要耗电流(有一点点想当然了)。但是不要无节制的大下去,上了M电阻后反馈电压需要考虑FB本身电流了;有人说小了好(10K左右),FB稳定抗干扰。确实是这样的,很好验证。选择两种分压电阻组合,一组电阻之和为10K左右,另外一组电阻之和为600K左右。使用手摸着FB反馈分压电阻上(如果觉得接触还不充分,手拿镊子点下更明显)示波器测量VOUT,会有惊喜的(时间不要长,时间长有可能会导致后级挂了的)。原创今日头条:卧龙会IT技术

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有些时候根据具体应用选定FB电阻大小,当然这个电阻也是影响电源环路稳定性的,也就是传说中的Bode图了。对于Buck电路,这里还好吧,隔离电源环路稳定性影响较大。

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Layout布局与EMI

相当一部分人认为这个是故弄玄虚,讲科学变成了神学玄学,技术人员都成了神棍似的。最终还是这个EMI场太难理解,牵扯太多,如果抱怨就抱怨麦克斯韦这个人吧。再加上测试这边也是套路太多,辐射了传导啦,Class B、Class A,高频辐射了之类。一会频域频谱仪近场,一会远场暗室3m场之类,一会又时域示波器测量信号边沿变化VoutPk-Pk。原创今日头条:卧龙会IT技术

另外一个原因就是,大家以结果论英雄。对于EMI,简单停留在辐射上。浅显的理解就是,我一个开关频率650KHz能影响你什么呀!30M-1G段辐射测试,就算我用的1.5MHz开关频率,二十倍频才30M呀。你们经常EMI不过后边改的SDRAM、HDMI等高速接口才过的,说电源问题这不扯淡吗。其实喷的也有点勉强;他们也改过LCD接口、按键扫描、甚至部分对外接口(I2C),只不过你没有看见而已。

其实就一句话,电源layout对于EMI是有影响的,只不过你碰到的对于EMI超标电源贡献的有限不是大头,所以认证工程师抓大放小把精力放在主要贡献者上边了。

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Layout布局与散热

Layout影响散热,估计都是半信半疑的。对于半信半疑的事情一般是两种方案,用理论推导计算解释,另外一种用测试对比数据暴力证实。

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||总结

千言万语总结就下边两幅图。原创今日头条:卧龙会IT技术

本文部分截图及相应验证数据来自TI、MPS公开资料,感谢他们诸多给力分享,让我们能更愉快学习、理解、领悟此部分设计精髓。

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