電源設(shè)計，是PCB設(shè)計中最核心、也最容易翻車的模塊之一。

你是不是也有這樣的經(jīng)歷?

1、電源一上電就過熱?

2、明明布線清晰卻總有干擾?

3、看不懂datasheet推薦圖，不知道元件該怎么放?

其實，電源設(shè)計并沒有你想的那么復雜，只要掌握關(guān)鍵原則，看懂原理圖，設(shè)計就成一半!

今天這篇文章，就結(jié)合圖文，帶你完整拆解 開關(guān)電源與LDO線性穩(wěn)壓器的PCB設(shè)計技巧，從布局到鋪銅，從GND處理到過孔安排，全流程講透!

一、開關(guān)電源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

一、開關(guān)電源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

如圖所示，一個典型的開關(guān)電源模塊主要包括以下幾個部分：

DC-DC變換器核心：負責功率轉(zhuǎn)換

輸出采樣電路(R1、R2)：采樣電壓并反饋給比較器

3PWM誤差放大與驅(qū)動電路：通過調(diào)整占空比控制輸出電壓

圖中的反饋電阻將輸出電壓與基準電壓Ur比較，PWM 控制器調(diào)節(jié)占空比，從而調(diào)節(jié)輸出。

二、開關(guān)電源PCB設(shè)計要點詳解

芯片選型后，第一步：下載datasheet!

參考原廠推薦的布局圖非常關(guān)鍵，特別是輸出/輸入電容、電感、MOS等關(guān)鍵器件的位置。

主電流通路清晰，優(yōu)先布局核心路徑

以開關(guān)芯片為中心，圍繞其引腳展開布局;

輸入與輸出的濾波電容盡量不要并排，避免輸入噪聲耦合到輸出;

保留足夠的鋪銅與過孔空間。

圖示中：可以看到主路徑用粗線表示，注意流向與銅皮分布。

一字型布局 + 緊湊排列是王道

元器件沿一個方向整齊排布;

盡量減少連接長度、打孔數(shù)量;

核心濾波電容一定要靠近管腳(如圖中紅框所示)，別亂放!

布局緊湊 = 寄生參數(shù)小 + EMI干擾低 + 散熱好

強電流走線處理：能鋪銅就別細線!

公共地線、電源輸入輸出線一定要寬或鋪銅處理;

信號互聯(lián)線最少加粗至10mil(大多數(shù)工程師推薦為12~15mil);

大電流回路優(yōu)先走頂層或底層，防止斷層。

圖中展示的是不同電流等級下的走線寬度對比。

SENSE、GATE、INTVCC引腳如何優(yōu)化布線

SENSE(采樣)線：0.5mm線徑，連接到輸出電容后端，避開功率器件;

GATE驅(qū)動線：盡量短且粗，不要貼著高頻信號布;

INTVCC濾波電容：必須緊貼芯片，提供GATE電流供給路徑。

圖中展示SENSE線的引出方式，避免從芯片PIN直接拉線!

芯片與電感底部不能布線，要加散熱過孔

所有帶Power Pad的芯片需開窗+鋪銅+打散熱過孔;

電感下方不能有任何信號線，防止磁干擾耦合;

多路輸出的情況下，相鄰電感需垂直擺放，降低互感干擾。

銅皮鋪設(shè)注意事項

千萬不要全連接!要給焊接留出“隔熱路徑”;

大面積銅皮不能只靠一個過孔連接地，建議打孔陣列。

圖示中展示銅皮未留熱阻導致虛焊、堆錫、立片等常見工藝問題。

三、線性穩(wěn)壓電源LDO設(shè)計

什么是LDO?

LDO是“Low Dropout Regulator”的縮寫，低壓差線性穩(wěn)壓器。

適用于3.3V → 1.8V、5V → 3.3V等低電壓降壓;

特點：結(jié)構(gòu)簡單、上電快、紋波小、輸出穩(wěn)定;

缺點：僅支持降壓，輸出電流一般不超過2A。

LDO設(shè)計要點

以“5V轉(zhuǎn)3.3V”為例：

1)輸入/輸出電容優(yōu)先靠近芯片引腳?

→ 先放大電容(如10uF)，再補小電容(如0.1uF)

2)主電流路徑要直要粗??→ 盡量走最短路徑，避免額外電壓降

GND主回路布線

GND腳要連接大面積銅皮，增加導電面積;

打多個過孔，數(shù)量參考輸入輸出走線;

輸入與輸出地盡量連接在一起形成閉環(huán)。

圖中標明了建議的銅皮寬度與過孔排布方式。

總結(jié)：學會這些，電源設(shè)計就不怕了!

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