电源layout布局
电源layout布局
1. layout布局推荐及要求
1.1 布线基本原则
1）输入电源与输出电源需要通过gnd隔离，且避免平行走线。
2）功率电路与控制电路需分区域布局，避免重叠。
3）低频信号线需远离高频信号线。
4）高di/dt、dv/dt走线尽可能短。
5）线径间距要求要满足爬电要求、3w、3h；大电流电源线径加粗，保证电源平面更好。
1.2 线宽原则
1）线宽由流过的电流大小决定，大电流走线要提供足够的线宽，优化效率减少发热；特别是lx节点，由条件的情况下可以使用铺铜。
2）控制电路线宽至少20mil，例如vcc，agnd(sgnd)；为了减少栅极驱动信号（dh、dl）阻抗，建议使用25mil线宽；其他信号线宽至少10mil。
1.3 旁路/去耦电容
1）输入电容、旁路电容应该尽量靠近dc-dc芯片放置。
2）旁路电容必须尽量靠近dc-dc芯片的输入电源引脚，输入电容可以放置在距离dc-dc芯片大约1 inch 范围内。
3）多个电容时，小容值、小封装靠近ic。
注意：根据上述所讲对半径和过孔方式选择。
1.4 过孔设计
1）电流方向相同：过孔之间的中心距离应大于过孔的长度。
2）电流方向相反：过孔之间的中心距离应小于过孔的长度。
3）过孔via位置选择。
1.5 接地方式
1）单点接地，保持整个地平面。
2）模拟地和数字地需采用单点连接的方法。
1.6 热设计
1）在mosfet、电感周围提供足够的铺铜，改善散热；增加过孔，利用裸焊盘改善电路板散热。
1.7 电感设计
1）远离干扰电路（时钟电路、通讯电路、模拟采样电路等）。
2）dc-dc变换器是一个较强的电磁场干扰源，通常其emi频谱范围自开关频率延伸至100mhz以上。为了减小电容性耦合和磁场环路耦合，必须将dc-dc变换器远离其它电路，尤其是小信号模拟电路。
3）对于输出多路的开关电源尽量使相邻电感之间垂直放置，避免电感磁干扰进行叠加。
4）功率电感地平面铺铜分析：
①铺铜影响：1.降低电感感量；2.增加系统损耗；3.增加gnd平面噪音。
②铺铜好处：1.有利于emi；2.因为是屏蔽电感对电感感量影响不大；3.可以帮助电感进行散热。
③电感分类：1.非屏蔽工字形电感，磁力线会完全暴露在空气中；2.半屏蔽电感，在非屏蔽工字形电感外围增加磁屏蔽材料，漏磁量有限；3.一体成型电感，在工艺中将绕组和导磁材料一次铸造而成，基本没有磁力线溢出。
④铺铜感量结论：
1.感量变化如下图所示：
2.铺铜emi结论：
（1）首先讲一下涡流效应，可以更好的想象电感的磁场：交变磁场经过导体表面，根据电磁感应定律，会在导体表面形成感应电流，感应电流产生的磁场方向总是起到削弱原磁场大小的作用，这就是涡流效应。
（2） buck电路未铺铜原始模型如图所示：没有铺铜时，漏磁会溢出到空气中。
buck电路铺铜原始模型如图所示：当电感下面铺铜后会产生涡流效应，涡流的作用时抵消部分漏感产生的磁场，减少对元器件的影响。
（3）emi滤波器参考：将emi滤波器以及连接器置于pcb背面，可以更好切断emi的传播途径，可以参考下图所示。
⑤铺铜结论：
1.8 噪声优化
1）由于肖特基二极管一端连接dc-dc芯片的sw引脚，该引脚的信号为矩形波，若布线过长，走线的寄生电感就会很容易拾取到噪声，附加在sw信号中，形成噪声尖峰。肖特基二极管的布局基本要点是紧靠ic放置，并采用短且宽的线直接连接dc-dc芯片的sw引脚和gnd引脚。
2）反馈采样电阻尽量靠近dc-dc芯片fb引脚。反馈走线要尽可能短，但是要远离噪声源比如电感和二极管，有时为了避开噪声源，走线走得长一些也是必要的。
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1）输入电源与输出电源需要通过gnd隔离，且避免平行走线。
2）功率电路与控制电路需分区域布局，避免重叠。
3）低频信号线需远离高频信号线。
4）高di/dt、dv/dt走线尽可能短。
5）线径间距要求要满足爬电要求、3w、3h；大电流电源线径加粗，保证电源平面更好。
1.2 线宽原则
1）线宽由流过的电流大小决定，大电流走线要提供足够的线宽，优化效率减少发热；特别是lx节点，由条件的情况下可以使用铺铜。
2）控制电路线宽至少20mil，例如vcc，agnd(sgnd)；为了减少栅极驱动信号（dh、dl）阻抗，建议使用25mil线宽；其他信号线宽至少10mil。
1.3 旁路/去耦电容
1）输入电容、旁路电容应该尽量靠近dc-dc芯片放置。
2）旁路电容必须尽量靠近dc-dc芯片的输入电源引脚，输入电容可以放置在距离dc-dc芯片大约1 inch 范围内。
3）多个电容时，小容值、小封装靠近ic。
注意：根据上述所讲对半径和过孔方式选择。
1.4 过孔设计
1）电流方向相同：过孔之间的中心距离应大于过孔的长度。
2）电流方向相反：过孔之间的中心距离应小于过孔的长度。
3）过孔via位置选择。
1.5 接地方式
1）单点接地，保持整个地平面。
2）模拟地和数字地需采用单点连接的方法。
1.6 热设计
1）在mosfet、电感周围提供足够的铺铜，改善散热；增加过孔，利用裸焊盘改善电路板散热。
1.7 电感设计
1）远离干扰电路（时钟电路、通讯电路、模拟采样电路等）。
2）dc-dc变换器是一个较强的电磁场干扰源，通常其emi频谱范围自开关频率延伸至100mhz以上。为了减小电容性耦合和磁场环路耦合，必须将dc-dc变换器远离其它电路，尤其是小信号模拟电路。
3）对于输出多路的开关电源尽量使相邻电感之间垂直放置，避免电感磁干扰进行叠加。
4）功率电感地平面铺铜分析：
①铺铜影响：1.降低电感感量；2.增加系统损耗；3.增加gnd平面噪音。
②铺铜好处：1.有利于emi；2.因为是屏蔽电感对电感感量影响不大；3.可以帮助电感进行散热。
③电感分类：1.非屏蔽工字形电感，磁力线会完全暴露在空气中；2.半屏蔽电感，在非屏蔽工字形电感外围增加磁屏蔽材料，漏磁量有限；3.一体成型电感，在工艺中将绕组和导磁材料一次铸造而成，基本没有磁力线溢出。
④铺铜感量结论：
1.感量变化如下图所示：
2.铺铜emi结论：
（1）首先讲一下涡流效应，可以更好的想象电感的磁场：交变磁场经过导体表面，根据电磁感应定律，会在导体表面形成感应电流，感应电流产生的磁场方向总是起到削弱原磁场大小的作用，这就是涡流效应。
（2） buck电路未铺铜原始模型如图所示：没有铺铜时，漏磁会溢出到空气中。
buck电路铺铜原始模型如图所示：当电感下面铺铜后会产生涡流效应，涡流的作用时抵消部分漏感产生的磁场，减少对元器件的影响。
（3）emi滤波器参考：将emi滤波器以及连接器置于pcb背面，可以更好切断emi的传播途径，可以参考下图所示。
⑤铺铜结论：
1.8 噪声优化
1）由于肖特基二极管一端连接dc-dc芯片的sw引脚，该引脚的信号为矩形波，若布线过长，走线的寄生电感就会很容易拾取到噪声，附加在sw信号中，形成噪声尖峰。肖特基二极管的布局基本要点是紧靠ic放置，并采用短且宽的线直接连接dc-dc芯片的sw引脚和gnd引脚。
2）反馈采样电阻尽量靠近dc-dc芯片fb引脚。反馈走线要尽可能短，但是要远离噪声源比如电感和二极管，有时为了避开噪声源，走线走得长一些也是必要的。
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