ASP3605S型BUCK DCDC芯片的pcb layout注意事项

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描述

ASP3605S 是一款高效的同步降压调节器,能够提供最大 5A 的输出电流。它支持 4V 至 15V 的输入电压范围,适用于电池供电设备、汽车电源系统等应用。

频率范围: 工作频率可以通过外接电阻调节,范围从 800kHz 到 4MHz,允许使用更小的元器件,提高效率。

多相操作: 支持最多 12 相并联工作,适用于更高电流需求的场合。

输出电压: 输出电压可调,具有±1%的精准度,参考电压为 0.6V。

PCB

PCB

电路原理图

为什么 PCB Layout 对 DC-DC 至关重要?

高频开关产生强烈的瞬态电流与dv/dt开关节点(SW)在开关瞬间电压变化很快,产生强烈的电磁场耦合(电场与磁场)。若走线与元件布局不当,这些能量会耦合到敏感节点(反馈、控制引脚、模拟地等),导致振荡、误触发或 EMI 超标。细长走线或离散连接会增加寄生电阻与寄生电感。大电流流过时产生压降(降低效率)和尖峰电压(增加应力、产生 EMI、影响稳定性)。而且地电位噪声会破坏小信号参考,功率地(PGND)上的切换噪声如果通过不合理接地路径回到敏感地(AGND、FB等),会让反馈环路采样错误,造成输出纹波、稳态误差乃至不稳定。大功率器件需要铜皮和合理散热路径。布局差会导致局部过热,影响长期可靠性和性能。GND走线不当,强开关噪声会在地线上产生共模/差模耦合,影响其它模块。并且输入或输出走线过长会导致压降,开关损耗与导通损耗增加。使控制环路不稳定或慢响应,需要反馈网络与补偿器件位置远离芯片引脚,增加相位延迟或寄生,防止造成振荡或环路带宽下降。

  • 最小化开关回路面积:将电感(L)、高频输入电容(Cin)、开关管(或芯片的 SW 引脚)和续流器件(回流二极管或同步 MOSFET)放在一起,形成尽可能紧凑的回路。尽量让电感靠近 SW 引脚,输入电容靠近 VIN,引脚地(PGND)靠近电容地端。
  • 区分并隔离功率地与信号地(单点或星形连接):功率地(PGND)即承载大电流的地,包含大电流元件的地端(Cin、Cout、L、MOSFET 源极/二极管等)。信号地(AGND):反馈网络、补偿元件、小信号器件接到这里。在芯片的 GND 引脚或器件地引处(芯片底部的 Exposed pad)进行单点连接/桥接,避免功率地噪声进入信号地。
  • 采用大面积铜皮接地(铺铜),减少回路阻抗与电感:使用对地的大铜平面(多层板中至少一层作大铜地平面),将高电流路径尽量放在同一层或紧邻层,短而粗的走线+铜皮可以显著降低寄生。
  • 缩短反馈路径并把补偿元件靠近芯片:FB、GND 引脚与反馈电阻、补偿电容尽量靠在芯片旁边,SW 节点为“噪声源”,应远离 FB、EN、SS、COMP、参考电压等敏感脚。
  • 热管理:给芯片底部的 Exposed pad/散热焊盘足够的铜量、加热孔,并把高功率器件靠近散热路径布置。

具体布线建议:典型 BUCK Layout 规范

输入侧(VIN、Cin),Cin 应紧贴 VIN 引脚并且靠近 PGND:电容正极连 VIN,引脚负极尽短路径回到 PGND。若使用多个输入电容(陶瓷 + 电解 / 钽),把陶瓷放最靠近 VIN 引脚(高频滤波),较大容量器件稍后放置以处理低频纹波。输入走线尽量粗短,优先使用铜皮。开关SW、L、续流二极管(或同步 MOS)与输入电容形成主回路,要求最小面积。想象回路的“几何面积”越小,产生的磁通和辐射越小。在多层板,主回路可放在同一层或相邻两层(用过孔短接)。输出侧输出电容的地也靠近 PGND,Cout尽量靠近输出端和负载入口,减少输出走线的分布感抗。如果负载分布在多处,考虑在各处放置去耦电容以抑制局部突发电流。反馈与控制网络(FB、COMP、EN、SS)将反馈电阻对地与 FB 引脚做成短、直接、独立的回路,并且把补偿电容/电阻紧靠芯片脚。反馈地(AGND)单独引出并在芯片地处与 PGND 汇合(单点)。

若为两层板:尽量使用整面为地(大铜平)并在器件下面铺地。把功率器件地短接到该地面;信号地通过短线到达芯片地脚。若为四层板:建议做连续的地层(例如第2层或第3层),并在第1层放置元件。主回路放在靠近内层地或电源层,减小回路的环路面积与 EMI。

PCB

典型BUCK Layout 布局

  • 电感放置:靠近 SW 引脚,且与 SW 引脚连线最短。
  • 输入电容:放在 VIN 与 PGND 引脚之间,尽可能贴近封装引脚。
  • 输出电容:放在 L 与 VOUT 之间,Cout 的地端尽量靠近 PGND。
  • 反馈网络:Rfb1、Rfb2、补偿元件靠近芯片 FB 与 GND,引线长度 < 3 mm(视封装而定)。
  • SW 节点:清晰隔离(在 PCB 上做隔离区),远离 FB/COMP/EN/ADC 引脚。
  • 地连接:PGND 的大电流回路使用独立地铜皮,AGND 的小信号地单点接入芯片 GND。
  • 过孔:主回路(例如 L 引脚到内层)的过孔数量足够,阻抗低;若通过过孔跨层传输大电流,过孔要并联。
  • 散热:芯片底盘焊盘与内层大铜区通过热过孔相连(适量、均匀分布)。

审核编辑 黄宇

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