布局指南及MAX20021/MAX20022布局示例

本应用笔记解释了如何布局MAX20021/MAX20022汽车四通道电源管理IC（PMIC），以最大限度地提高性能并降低辐射。提供了四层布局的示例图像。

介绍

良好的PCB布局至关重要，尤其是在使用MAX20021或MAX20022等高频开关稳压器时。优化的布局可提供干净的输出电源，并节省调试电磁干扰 （EMI） 室中辐射问题的时间。本应用笔记概述了电路中优化布局可带来最大优势的一些关键领域。

一般布局指南

　　最小化每个输出的输入电容 （C5–C8）、电感 （L1–L4） 和输出电容 （C1–C4） 的走线环路面积。

　　将 VA 输出电容 （C9） 尽可能靠近引脚 26 （VA） 和引脚 24 （GND） 放置，引脚和电容器之间不要有任何过孔。这是IC的模拟电源;此连接上的任何电感都会增加模拟电源上的噪声，进而增加 LX［1：4］ 输出上的抖动。

　　较短的迹线比较宽的迹线更好。

优化交流-直流电流路径

为了最大限度地降低辐射，MAX20021/MAX20022无源元件的布局至关重要。存在电流阶跃变化的路径被视为交流电流路径。通过消除电流在开关周期的ON和OFF部分流动的路径，可以看到这些交流电流路径。在ON和OFF周期内有电流流过的路径被视为直流电流路径。

交流电流路径

MAX20021同步DC-DC转换器具有三个无源元件（C1、C5、L1），直接用于开关电流路径中的每个输出。这三个组件对排放和设备性能的影响最大。图1和图2显示了OUT1的ON和OFF周期期间的开关电流路径;图3显示了di/dt最高的两条电流路径之间的差异。优化组件 C5 的布局是最高优先级，其次是针对 L1 和 C1 进行优化。

图1.PMOS 开启时的 OUT1 电流。

图2.打开DMOS时的OUT1电流。

图3.OUT1 交流电流显示差异。

扩频

当良好的布局不足以通过客户要求的辐射测试时，可以订购启用扩频时钟的MAX20021/MAX20022。与标准版本相比，支持扩频的器件可将FM频段噪声降低多达12dB。

示例：四层 PCB 布局

图 4 到 7 显示了使用上述准则的四层布局示例。

图4.四层 PCB 布局示例 — 顶层。

图5.四层 PCB 布局示例 — PGND 层。

图6.四层 PCB 布局示例 — VSUP 层。

图7.四层 PCB 布局示例 — 底层。

结论

正确布局MAX20021/MAX20022开关稳压器的关键无源元件（图8）有助于将源头的噪声和辐射降至最低。这在项目的认证阶段节省了宝贵的时间和精力。

 

指定	数量	描述
C1–C4	4	10μF、10V ±10% X7R 1206 陶瓷电容器
C5–C8	4	2.2μF、10V ±10% X7R 0603 陶瓷电容器
C9	1	470nF、10V ±10% X7R 0402 陶瓷电容器
R1–R4	1	20kΩ ±1% 0402 电阻
L1–L4	4	MTD2520–CN1R5M 1.5μH 电感器
U1	1	MAX20021/MAX20022四通道、低压DC-DC转换器

 

图8.用于PCB布局的原理图。

审核编辑：郭婷