工程師詳解非隔離式開(kāi)關(guān)電源PCB布局設計技巧

兩個(gè)或多個(gè)鄰近導體可以產(chǎn)生容性耦合。一個(gè)導體上的高dv/dt會(huì )通過(guò)寄生電容，在另一個(gè)導體上耦合出電流。為減少功率級對控制電路的耦合噪聲，高噪聲的開(kāi)關(guān)走線(xiàn)要遠離敏感的小信號走線(xiàn)。如果可能的話(huà)，要將高噪聲走線(xiàn)與敏感走線(xiàn)布放在不同的層，并用內部地層作為噪聲屏蔽。

空間允許的話(huà)，控制IC要距離功率MOSFET和電感有一個(gè)小的距離(0.5英寸~1英寸)，后者既有大噪聲又發(fā)熱。

LTC3855控制器上的FET驅動(dòng)器TG、BG、SW和BOOST引腳都有高的dv/dt開(kāi)關(guān)電壓。連接到最敏感小信號結點(diǎn)的LTC3855引腳是：Sense+/Sense-、FB、ITH和SGND，如果布局時(shí)將敏感的信號走線(xiàn)靠近了高dv /dt結點(diǎn)，則必須在信號走線(xiàn)與高dv/dt走線(xiàn)之間插入接地線(xiàn)或接地層，以屏蔽噪聲。

在布放柵極驅動(dòng)信號時(shí)，采用短而寬的走線(xiàn)有助于盡量減小柵極驅動(dòng)路徑中的阻抗。

如果在BG走線(xiàn)下布放了一個(gè)PGND層，低FET的交流地返回電流將自動(dòng)耦合到一個(gè)靠近BG走線(xiàn)的路徑中。交流電流會(huì )流向它所發(fā)現的最小回路/阻抗。此時(shí)，低柵極驅動(dòng)器不需要一個(gè)獨立的PGND返回走線(xiàn)。最好的辦法是盡量減少柵極驅動(dòng)走線(xiàn)通過(guò)的層數量，這樣可防止柵極噪聲傳播到其它層。

在所有小信號走線(xiàn)中，電流檢測走線(xiàn)對噪聲最為敏感。電流檢測信號的波幅通常小于100mV，這與噪聲的波幅相當。以L(fǎng)TC3855為例，Sense+/Sense-走線(xiàn)應以最小間距并行布放(Kelvin檢測)，以盡量減少拾取di/dt相關(guān)噪聲的機會(huì )。

另外，電流檢測走線(xiàn)的濾波電阻與電容都應盡可能靠近IC引腳。當有噪聲注入長(cháng)的檢測線(xiàn)時(shí)，這種結構的濾波效果最好。如果采用帶R/C網(wǎng)絡(luò )的電感DCR電流檢測方式，則DCR檢測電阻R應靠近電感，而DCR檢測電容C則應靠近IC.

如果在走線(xiàn)到Sense-的返回路徑上使用了一個(gè)過(guò)孔，則過(guò)孔不應接觸到其它的內部VOUT+層。否則，過(guò)孔可能會(huì )傳導大的VOUT+電流，所產(chǎn)生的壓降可能破壞電流檢測信號。要避免在高噪聲開(kāi)關(guān)結點(diǎn)(TG、BG、SW和BOOST走線(xiàn))附近布放電流檢測走線(xiàn)。如可能，在電流檢測走線(xiàn)所在層與功率級走線(xiàn)層之間放置地層。

如果控制器IC有差分電壓遠程檢測引腳，則要為正、負遠程檢測線(xiàn)采用獨立的走線(xiàn)，同時(shí)也采用Kelvin檢測連接。

走線(xiàn)寬度的選擇

對具體的控制器引腳，電流水平和噪聲敏感度都是唯一的，因此，必須為不同信號選擇特定的走線(xiàn)寬度。通常情況下，小信號網(wǎng)絡(luò )可以窄些，采用10mil~15mil寬度的走線(xiàn)；大電流網(wǎng)絡(luò )(柵極驅動(dòng)、VCC以及PGND)則應采用短而寬的走線(xiàn)。這些網(wǎng)絡(luò )的走線(xiàn)建議至少為20mil寬。