兩種不同接地連接的處理看法

Frederik Dostal

使用具有模擬接地 （AGND） 和電源接地 （PGND） 的開關穩(wěn)壓器應如何處理？這是許多設計開關電源的開發(fā)人員提出的問題。一些開發(fā)人員習慣于處理數(shù)字GND和模擬GND;然而，當涉及到功率GND時，他們的經(jīng)驗經(jīng)常讓他們失望。 然后，設計人員通常會復制所選開關穩(wěn)壓器的電路板布局，并停止考慮問題。

PGND是更高脈沖電流流經(jīng)的接地連接。根據(jù)開關穩(wěn)壓器拓撲，這意味著通過功率晶體管的電流或功率驅動器級的脈沖電流。這在開關控制器的情況下尤其重要，例如，使用外部電源開關。

AGND，有時稱為SGND（信號接地），是另一個通常非常平靜的信號用作參考的接地連接。這包括調節(jié)輸出電壓所需的內部基準電壓源。軟啟動和使能電壓也以AGND連接為參考。

有兩種不同的技術理念，因此專家們對這兩種接地連接的處理有不同的看法。

根據(jù)一種理念，開關穩(wěn)壓器IC上的AGND和PGND連接應緊挨著各自的引腳相互連接。這樣可以保持兩個引腳之間的電壓偏移相對較低。因此，可以保護開關穩(wěn)壓器IC免受干擾甚至破壞。電路的所有接地連接和可能的接地層都將鏈接到星形拓撲中的這個公共點。圖 1 顯示了實現(xiàn)此理念的示例。此處顯示了 LTM4600 的電路板布局。它是一款 10 A 降壓微模塊。電路板上的單獨接地連接彼此相鄰連接（參見圖 1 中的藍色橢圓）。由于硅和外殼之間各自鍵合線的寄生電感，以及各自引腳的電感，PGND和AGND已經(jīng)存在一定量的去耦，導致硅上電路之間的相互干擾量較低。

圖1.PGND和AGND的本地連接直接位于焊點上。

另一種理念涉及將電路板上的AGND和PGND額外分離成兩個獨立的接地層，在一個點上相互連接。通過這種連接，干擾信號（電壓偏移）主要保持在PGND區(qū)域，而AGND區(qū)域中的電壓保持非常平靜，并且與PGND解耦得很好。然而，缺點是，根據(jù)脈沖電流的瞬變和電流強度，PGND和AGND之間在各自的引腳上可能存在明顯的電壓偏移。這可能導致開關穩(wěn)壓器IC功能不正常，甚至損壞。圖 2 顯示了此理念的實現(xiàn)。它來自ADP2386，這是一款6 A降壓型開關穩(wěn)壓器。

圖2.分離的AGND和PGND通過過孔連接在GND卡舌下。

接地問題歸結為在強分離與分離噪聲和干擾的優(yōu)勢之間進行權衡，以及存在在兩個接地之間產(chǎn)生電壓偏移從而對硅造成損害和損害功能的風險。在這種權衡方面做出的正確決策主要取決于IC設計，包括開關轉換速度、功率水平、鍵合線和IC封裝上的寄生電感，以及涉及單個半導體工藝的每個IC設計的閂鎖風險。

結論

如何處理AGND和PGND的問題的答案并不那么簡單。這就是這個討論繼續(xù)的原因。一開始，我提到開關穩(wěn)壓器的許多用戶都采用了IC制造商提供的示例電路中的電路板布局和接地連接類型。此過程很有用，因為您通常可以假設制造商也在此配置中測試了相應的IC。從圖1和圖2中給出的示例中也可以看出，相應的IC引腳排列適用于靠近PGND和AGND的本地接地連接，或用于單獨接地。

當然，IC制造商在設計示例電路時可能會犯錯誤。這就是為什么最好有一些關于基本哲學的進一步信息。

審核編輯：郭婷