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PCB设计大讲堂:DC/DC转换器的接地线设计

发布时间 :2018-01-08 11:55 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB设计部
图1:基于基本设计原则的布线模式。
在设计印刷线路板时,PCB设计工程师都会仔细思考铜线的走线方式和零组件的放置问题。如果没有充分考虑这两点,印刷线路板的效率、最大输出电流、输出纹波及其它特性都将会受到影响。产生这些影响的两个主要原因则是地线(GND、VSS)和电源线(+B、VCC、VDD)的连接,如果地线及电源线设计合理,电路将能正常地工作,获得较好的性能指标,否则会产生干扰、性能指标恶化等问题。本文就DC/DC转换器的设计,介绍一些通用的PCB设计原则和地线连接方法。
 
一些简要的设计原则
图1:基于基本设计原则的布线模式。
 
印制线走线方式和零组件的放置常常会影响电路的性能。以下提出了接地线设计四个原则:
1. 用平面布线方式(planar pattern)接地;
2. 用平面布线方式接电源线;
图2:升压电路的PCB设计示例。
3. 按电路图中的讯号电流走向依序逐个放置零组件;
4. 实验获得的数据在应用时不应做任何调整,即使受板的尺寸或其它因素影响也应原样复制数据。
 
在设计中注意以上原则和要点,可以减少电路噪音和讯号干扰。除了以上的基本原则外,在设计铜线走线模式和元件放置时应谨记以下两点:布线之间会产生杂散电容器;连线长度会产生阻抗。在设计中注意线间杂散电容器和缩短布线长度有利于消除噪音,减少辐射的产生。
 
在上面的几个基本原则基础上,PCB设计工程师应注意以下几点(参见图1):
图2:升压电路的PCB设计示例。
1. 根据电路原理图进行元件的布局,输入电流线和输出电流线应进行区别;
2. 合理放置零组件,保证它们之间的连线最短,以减少噪音;
3. 在电压变化很大和流过大电流的地方应小心设计以降低噪音;
图3:降压电路的PCB设计示例。
4. 如果电路中采用了线圈和变压器,必须小心进行连接;
5. 电路设计时,将零组件放置在同一方向,便于回流焊接;
6. 零组件间或零组件焊盘和焊盘间必须保证0.5毫米以上的间隙,避免出现桥接。
 
PCB设计示例
a. 升压转换器模式布线方式
在升压转换器中,输出电容器(CL)的位置比其它元件更重要,参考图2。建议在PCB设计时注意以下两点:
图3:降压电路的PCB设计示例。
1. 将输出电容器尽可能与IC靠近,尽量减少电流迴路。
2. 在PCB板的背面用平面布线方法进行地线连接,板背面的接地线应透过一个过孔与板正面的接地线相连。
 
b. 降压转换器布线方式
在降压电路设计中,肖特基二极体的位置很关键,见图3所示。在PCB设计中注意以下几点:
1. 肖特基二极体接地点设计将影响输出的稳定性;
图3:降压电路的PCB设计示例。
2. 肖特基二极体阴极连接线的长度将影响输出的稳定性;
3. PCB背面用大面积铜箔作为地,透过过孔与正面地连接。


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