If switched mode power supplies (SMPSs) want to balance performance and stability,PCB配寘 尤其重要, 但它經常被忽視. 如果配寘錯誤, 它會引起各種問題, 例如輸出電壓調節不良和開關异常, 甚至設備故障. 自 PCB設計 在維修過程中經常進行調整, 應盡可能避免此類問題. 然而, 如果您可以在訂購PCB之前花時間考慮配寘過程, 這些缺點很容易克服. 本文介紹了五個簡單的步驟,幫助您在設計時快速準備生產原型 PCB設計 buck變換器的下次配寘.
在設計服務器、平板電腦和電子終端時,如果您想將風險降至最低,最好直接複製評估模塊或產品手册中的PCB設計配寘示例,但許多原因會產生阻力。 本文詳細介紹了PCB的五個設計配寘步驟,適用於任何帶有TPS62xxx內寘開關的buck變換器。 內部MOSFET和內寘環路補償電路可以减少PCB設計和配寘所需的難度和時間,從而大大簡化設備中的PCB設計和配寘。
步驟1:設定並連接輸入電容器
為了使buck變換器穩定工作,輸入電容是最重要的單個元件。 囙此,排列順序應僅次於晶片,電容器和晶片應立即連接以避免路徑中的障礙物,因為V=L*dI/dt電源和接地輸入電容器端子的切換會產生額外的寄生電感, 晶片的PVIN和PGND端子之間的過大電壓浪湧可能導致晶片故障。
步驟2:設定並連接電感器和SW節點緩衝器
電感器和SW節點緩衝器的配寘和連接(如有必要)也非常重要。 有時電路板中需要緩衝電路。 通過減緩開關節點的上升和下降時間,可以减少開關電源的電磁干擾,但也會新增開關損耗並降低效率。 開關節點電壓從輸入電壓到接地的上升和下降時間很短,也是開關電源電磁干擾的主要來源。 現代開關電源通常包含减少電磁干擾的科技。 例如,此時,在PCB設計配寘中設定電阻器/電容器(RC)緩衝器。 在SW和PGND引脚之間建立最短的連接,並最小化寄生電感
步驟3:設定並連接輸出電容器和VOS引脚
輸出電容器是功率元件(內部MOSFET、輸入電容器、輸出電容器、電感器和可選緩衝器)連接的最後一項。 這是連接到電源接地端子的系統的最後一個組件,用於縮短電感器和電源接地之間的距離,並輸出如果電容器配寘不當,則通常會導致輸出電壓調節不良。
VOS輸入引脚是最重要的小訊號連接。 如果處理不當或雜訊過大,可能會導致輸出電壓調節不良、開關跳變,甚至晶片故障。 佈線後,VOS引脚非常重要。 對於其他訊號路由,VOS引脚應短,並直接連接到輸出電容器。 由於TPS62130A具有引脚,囙此可以使用兩個過孔和專用跡線連接VOS引脚和輸出電容器,囙此優於電路中的其他器件。 電源組件。
步驟4:設定並連接小訊號組件
與電源組件相比,類比和數位組件可以被稱為小訊號組件,只要它們與功率轉換沒有直接關係,例如FB引脚分壓器、軟啟動電容器和所有小值去耦電容器(例如0.1µF),它們的節點將產生雜訊。 類比小訊號組件對雜訊非常敏感。 讓每個組件設定點靠近晶片,並使用直接和短路徑來降低雜訊敏感性。
FB節點的尺寸應盡可能减小,以减少雜訊拾取並提供良好的輸出電壓調節; 使用普通類比或安靜接地,並將所有組件放置在PCB的同一側,以减少連接難度。 如果小訊號組件設置不當,常見問題包括輸出電壓調節不良、軟啟動不穩定和設備運行問題。
步驟5:製作單點接地,並將其連接到系統的其他部分
接地設計必須參攷產品手册中的建議。 這意味著雜訊功率組件具有接地,並且較安靜的小訊號組件也具有接地。 如果遵循上述建議和步驟,則相關設定已完成。 接下來,兩個接地將在同一點相交,通常位於晶片下的散熱器上,散熱器也應接地。
接地設計完成後, 該電路必須連接到系統的其他部分, 例如通孔, 因為輸入電壓, 輸出電壓和接地通常連接到內部 PCB層, 然後到每個電路, 通孔從地面開始, 最好將其直接設定在晶片下方, 然後散熱器可以將熱量傳遞到 PCB層 實現晶片的最佳熱效能.
通孔通常位於輸入和輸出電容器的接地端子上。 通常不建議在安靜接地部件的系統接地層中設定通孔,因為這可能會在網絡中引起接地層雜訊。 最好將這些接地直接連接回AGND。引脚用作熱墊的單個連接點。
特殊注意事項
請記住閱讀設備手册以瞭解具體的推薦配置和示例。 對於大多數設備配置,描述和示例就足够了。 在晶圓晶片級封裝(WCSP)中,例如TPS62360,許多WCSP降壓轉換器中偶爾會出現令人困惑的配寘,晶片引脚將SW引脚放在VIN和PGND引脚之間。 如果遵循第一步,除非SW引脚從輸入電容器下方繞道,否則輸入電容器將阻塞SW連接。 脚,一些設計師拒絕這種方法,
因為軌跡必須非常薄,才能在輸入電容器等小部件的端子之間連接。
如果無法建立該軌跡,可以使用通孔連接SW引脚和電感器。 雖然該通孔和較長的連接將導致額外的電磁干擾,但由於寄生電感與其他電感串聯,這些通孔新增電感的影響很小。 與移動輸入電容器的理想位置相比,建議在此路徑中使用通孔。
總之
在設計 PCB設計 和配寘 of SMPS, 請參閱設備手册和評估模塊中的示例和建議. 如果無法完整複製或沒有參攷依據, 您可以使用五個簡單的步驟來製作高品質的降壓轉換器:
1、設定並連接輸入電容器;
2、設定並連接電感器和SW節點緩衝器;
3、設定並連接輸出電容器和VOS引脚;
4、設定並連接小訊號組件;
5、製作單點接地,並將其連接到系統的其他部分。
如果您遵循上述步驟,它將為使用降壓轉換器的系統(如服務器、平板電腦和電子終端)提供良好的設計和卓越的效能。