PCB板布局之輸入電容器和二極管的配置

本次介紹以下項(xiàng)目中的第三項(xiàng)“輸入電容器和二極管的配置”。

輸入電容器和二極管的配置

接下來(lái)介紹的PCB板布局將以介紹電流路徑時(shí)使用的右側(cè)電路為基礎(chǔ)。請(qǐng)回憶本電路的同時(shí)看PCB板布局圖。

首先，配置最重要的元器件——輸入電容器和二極管。

本章的最開始的“DC/DC轉(zhuǎn)換器的PCB板布局概述”中的“PCB 布局的要點(diǎn)” 中提到

“將輸入電容器和二極管在與IC引腳相同的面，盡可能地配置在IC最近處”。這顯然是非常重要的要點(diǎn)，所以請(qǐng)務(wù)必記住。

輸入電容器在電流電容較小的電源（IO≤1A）時(shí)，電容值也變小，因此有時(shí)1個(gè)陶瓷電容器即可同時(shí)充當(dāng)CIN和CBYPASS。這是因?yàn)樘沾呻娙萜麟S著電容值變小，其頻率特性變好。但是，不同陶瓷電容器的頻率特性不同，因此需要確認(rèn)實(shí)際使用產(chǎn)品的頻率特性。

CIN所用的大容值電容器，如以下所示，一般特別頻率特性較差，因此，需要與CIN并聯(lián)配置頻率特性優(yōu)異的高頻用去耦電容器CBYPASS。

CBYPASS請(qǐng)使用表面貼裝型的疊層陶瓷電容器。

Figure 2. 陶瓷電容器的頻率特性

接下來(lái)，通過實(shí)際的布局來(lái)介紹好的例子和不好的例子。

Figure 3-a表示理想的輸入電容器布局例。CBYPASS配置于與IC引腳相同面的最近處。

Figure 3-a. 理想的輸入電容器配置

CBYPASS供給大部分脈沖狀的電流，因此大容量電容器CIN如Figure 3-b所示，離開2cm左右也沒問題，但請(qǐng)遵循前面提到的“盡可能地接近IC”。

Figure 3-b. CBYPASS配置于與IC相同面的最近處時(shí)，CIN距離2cm左右也沒問題與之相對(duì)， Figure 3-b為妥協(xié)的例子。

因空間原因無(wú)法在IC相同面配置CIN時(shí)，以正確配置了CBYPASS為前提，可如Figure3-c所示，借助導(dǎo)通孔配置于背面。

但是，此時(shí)，可能能夠回避噪聲相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，但因?qū)?a target="_blank">電阻的影響，在大電流時(shí)紋波電壓可能會(huì)増加，因此需要進(jìn)行實(shí)際確認(rèn)。

Figure 3-c. 將CIN配置于背面時(shí)擔(dān)心紋波電壓増加

下面的Figure 3-d為CBYPASS和CIN配置于背面的布局。

本布局受導(dǎo)通孔的電感成分影響，電壓噪聲増加，因此絕對(duì)不可進(jìn)行這樣的布局。

Figure 3-d. 不可進(jìn)行的輸入電容器配置，受導(dǎo)通孔電感影響噪聲増加

Figure 3-e 為CBYPASS、CIN及二極管D1的理想布局。

CBYPASS配置于IC的VIN引腳及GND引腳最近處是非常重要的。

但是，降壓型轉(zhuǎn)換器時(shí)，即使將CBYPASS配置于IC的最近處，CIN的接地也存在數(shù)百M(fèi)Hz的高頻。因此，建議CIN的接地和輸出電容器CO的接地離開1cm～2cm進(jìn)行配置。

Figure 3-e. 理想的續(xù)流二極管的配置

二極管D1也配置于與IC引腳同面的最近處。二極管使用最短且較寬的布線，需要直接連接于IC的開關(guān)引腳和GND引腳。

借助導(dǎo)通孔配置于背面時(shí)，受導(dǎo)通孔電感的影響，噪聲將增加，因此絕對(duì)不可借助導(dǎo)通孔。

Figure 3-f是不好的二極管布局示例。

CBYPASS、IC的VIN引腳及GND引腳的距離較遠(yuǎn)，因此受布線電感的影響產(chǎn)生電壓噪聲/振鈴。

二極管、IC的開關(guān)引腳和GND引腳和的距離較遠(yuǎn)，因此布線電感増加，尖峰噪聲變大。

Figure 3-f. 不好的二極管布局

CBYPASS的配置不當(dāng)，即未接近配置時(shí)，受布線長(zhǎng)度或?qū)子绊懠纳姼性黾?。從而隨著開關(guān)而產(chǎn)生較大振鈴。

此外，到輸入電容器的環(huán)路成為天線，噪聲輻射到周邊。

下面的波形是CBYPASS離開2mm時(shí)和10mm時(shí)的波形?？梢娬疋徝黠@變大。

前面的說明中也略有提到，這是因?yàn)椴季值挠绊懛浅Ｖ苯拥仫@示出來(lái)的結(jié)果。在實(shí)際的布局工作中，可能有時(shí)不得不妥協(xié)。但是，請(qǐng)盡量將妥協(xié)部分控制在最低限度，爭(zhēng)取達(dá)到理想布局。

關(guān)鍵要點(diǎn)：

?最好最先從輸入電容器和二極管的配置開始。

?將輸入電容器和二極管在與IC引腳相同的面，盡可能地配置在IC最近處是鐵則。

?寄生電感會(huì)導(dǎo)致噪聲，因此導(dǎo)通孔的使用需要充分探討。電流開關(guān)的位置需要注意。