在开关模式电源印刷电路板上放置电感器的指南

Frederik Dostal

用于电压转换的开关稳压器使用电感器来临时存储能量。这些电感器通常是非常大的元件，必须放置在开关稳压器的印刷电路板（PCB）布局中。这项任务并不难，因为通过电感器的电流可以改变，但不是瞬时变化。只能有连续的，通常相对缓慢的变化。

开关稳压器在两条不同的路径之间来回切换电流。这种切换发生得非常快，速度取决于切换边沿持续时间。由此产生的走线在一种开关状态下传导电流，而在另一种开关状态下不传导电流，称为热回路或交流电流路径。在PCB布局中，它们应保持特别小和短，以使这些走线中的寄生电感最小化。寄生走线电感会产生不需要的电压偏移，并导致电磁干扰（EMI）。

图1.用于降压转换的开关稳压器，关键热回路显示为虚线。

图1所示为降压稳压器，其中关键热回路显示为虚线。可以看出，线圈L1不是热回路的一部分。因此，可以假设该电感的放置并不重要。将电感置于热回路外部是正确的，因此放置首先是次要的。不过，应该遵循一些规则。

敏感的控制走线不应在电感器下方布线，无论是在PCB表面还是在PCB表面下方，在内层或PCB背面。由于电流的流动，线圈会产生磁场，这会影响信号路径中的微弱信号。在开关稳压器中，关键信号路径之一是反馈迹线，它将输出电压连接到开关稳压器IC或分压器。

图2.采用带线圈放置的降压转换器ADP2360的示例电路。

还应该注意的是，实际线圈具有电容效应和电感效应。第一个线圈绕组直接连接到降压型开关稳压器的开关节点，如图1所示。因此，电压变化与开关节点上的电压变化一样强烈和迅速。由于电路中的开关时间非常短，输入电压较高，因此在PCB上的其他路径上会产生相当大的耦合效应。因此，出于这个原因，敏感的走线也应远离线圈的位置。

图2显示了ADP2360的示例布局。在这里，图1中的重要热回路用绿色标记。在距离线圈L1的距离处可以看到黄色反馈路径。它位于PCB的内层.

一些电路设计人员甚至不希望线圈下方的PCB中有任何铜层。例如，它们将在电感下方提供一个切口，即使在接地层中也是如此。目的是防止线圈下方接地层中的涡流由线圈的磁场引起。这种方法没有错，但有人认为要有一个没有中断的坚实接地层：

用于屏蔽的接地层在不中断时效果最佳。

PCB的铜越多， 散热越好.

即使产生涡流，这些电流也会局部流动，只造成很小的损耗，几乎不会影响接地层的功能。

因此，我赞成坚固的接地层，即使在线圈下也是如此。

总之，我们可以得出结论，开关稳压器的线圈不是关键热回路的一部分，但不要将控制走线布线在线圈下方或非常靠近线圈是有意义的。PCB 上的各种平面 — 例如，用于接地或用于 VDD（电源电压）的平面—可以连续创建，无需断路。

审核编辑：郭婷