SW與電感之間的鋪銅面積越大越好嗎？

開(kāi)關(guān)電源是以功率MOS為核心的電能變換器，除了芯片自身的參數會(huì )對電能質(zhì)量產(chǎn)生較大影響外，PCB的設計也是非常重要。

今天，我們將以簡(jiǎn)單的Buck電路為例，從不同的角度出發(fā)，和大家分享一下關(guān)于開(kāi)關(guān)側PCB鋪銅的一些設計心得。

首先，開(kāi)關(guān)側，也就是我們常說(shuō)的SW，是Buck電路中非常關(guān)鍵的位置，它是輸入回路和輸出回路的交點(diǎn)，同時(shí)也是橋臂功率MOS直接相連的地方。

一般來(lái)說(shuō)，和功率MOS相連的信號，PCB的鋪銅面積都要盡可能設計得大一些，主要是兩方面的考量：

一方面是功率回路需要走較大的電流，在相同距離上，增加鋪銅寬度可以增大走線(xiàn)的通流能力，降低路徑損耗。

另一方面，和功率MOS直接相連的鋪銅，也承擔著(zhù)器件散熱的角色。我們知道，散熱能力往往會(huì )成為電源芯片輸出能力的瓶頸。由于芯片pin腳的導熱性較好，芯片內核到PCB的熱阻往往會(huì )小于到封裝表面的熱阻，這也就意味著(zhù)芯片大部分熱是通過(guò)芯片pin腳導入PCB后耗散的，那增加SW的鋪銅面積，對于Buck芯片的散熱能力，也會(huì )有一定程度的提升。

但是，這是否就意味著(zhù)SW的鋪銅越大越好呢？

答案是否定的。

如果從噪聲維度去看，SW承接著(zhù)Buck 拓撲的輸入回路和輸出回路，隨著(zhù)MOS的開(kāi)關(guān)切換，SW處的電壓也會(huì )產(chǎn)生周期性的脈沖變化。同時(shí)，SW的電流也隨著(zhù)MOS的高頻切換，呈現規律性的波動(dòng)。

當SW鋪銅面積變大，那么對參考地的寄生電容也會(huì )隨之增大，高頻電壓波動(dòng)帶來(lái)的噪聲更容易通過(guò)寄生電容耦合到參考地, 從而影響其它采樣信號的識別。

同時(shí)，變化的電流會(huì )在空間產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，當磁導線(xiàn)穿過(guò)閉合線(xiàn)圈時(shí)，則會(huì )感應出電壓噪聲，對附近的信號產(chǎn)生一定的影響。隨著(zhù)鋪銅面積的增加，干擾的輻射范圍也就越廣。

所以，為了盡可能減小對周邊信號的影響，我們希望SW的鋪銅面積越小越好。

另外，我們也不建議在SW處打過(guò)孔。

在實(shí)際應用中，為了減小電源噪聲對信號鏈的影響，我們會(huì )在電源層下面加一層完整的GND作為噪聲屏蔽層。一旦SW處增加了過(guò)孔，就破環(huán)了屏蔽層的完整性，噪聲就會(huì )沿著(zhù)過(guò)孔干擾到其它層的信號傳輸。

那么，如何解決上述的矛盾呢？

SW的鋪銅寬度需要保證橫截面有足夠的電流通流能力，這個(gè)是首要條件。一般來(lái)說(shuō)，1OZ銅厚的PCB，走線(xiàn)寬度設計在15mil/A左右比較合理。在這個(gè)基礎上，盡可能縮短SW到電感之間的距離，來(lái)減小對周邊信號的干擾。

我們可以通過(guò)增加電源芯片GND鋪銅以及輸入鋪銅的面積，來(lái)提升MOS的散熱能力。這樣就可以巧妙地化解這個(gè)設計上的矛盾點(diǎn)。

文章來(lái)源：MPS芯源系統