DC-DC电源详解及PCB设计要点
DC-DC电源是用于将直流（DC）电压转换为不同电压级别的电源设备。它通过内部电路和拓扑结构，将输入电压调整为所需的输出电压，确保输出稳定可靠。在DCDC电源电路中，PCB布局对电路功能实现和性能指标至关重要。
一、关键器件选择
输出电感
电感在电路中起到储存磁能、确保电流稳定输出的作用。在选择电感时，需在电感量大小上进行权衡：大电感虽损耗小，但响应速度较慢；小电感能快速响应，但损耗相对较大。同时，要充分考虑电感的饱和电流，以确保其能够满足滤波效果，保障电路稳定运行。
分压电阻
分压电阻构成分压网络，将输出电压反馈给控制电路，从而精准控制PWM占空比，稳定输出电压值。为确保电路的精确性，应选择高精度的电阻，以提高电压反馈的准确性，进而保障DC-DC电源的输出稳定性。
输入电容
输入电容的选择需综合考虑等效电感和自谐振频率。大容值电容能够有效滤除低频噪声，而小容值电容则擅长滤除高频噪声。在实际应用中，可将不同容值的电容组合并联使用，以实现优异的滤波效果，稳定输入电压并滤除交流成分，为DC-DC转换过程提供清洁的电源环境。
输出电容
输出电容的主要作用是滤除开关纹波，确保输出电流的纯净度。一般来说，容值越大，其阻抗越小，纹波就越容易流过电容被滤除。因此，选择合适的输出电容对于DC-DC电源电路的稳定工作起着至关重要的作用，能够有效提升输出信号的质量。
二、DCDC电源PCB设计要点
前期准备
在布局之前，首先要查找对应的电源IC手册。芯片手册通常会包含最基本的电源电压电流信息、管脚信息以及layout guide。如果存在layout guide，建议按照其中的样式进行布局布线的复刻，因为这些layout guide是经过验证的，通常能使芯片的工作状态达到最佳。若无layout guide，了解完电源及管脚信息后，按照电源常规要求进行布局设计即可。
回路布局
需优先分析电源的输入输出以及续流回路，这三个回路的面积应尽可能小。原因在于每一个电流环都可以看成是一个环路天线，环路面积越大，产生的辐射就越强，这不仅会引起EMI问题，还会干扰板上其他电路。而辐射的大小与环路面积呈正比，因此减小环路面积对于降低电磁干扰至关重要。
器件摆放
先从众多器件中挑选出输入输出以及续流通道上的关键器件，其他器件可暂时搁置一边。
优先摆放输入/输出主干道上的器件，这是构建稳定电路路径的基础。
滤波器件的放置需遵循合理原则，滤波电容在电源路径上应按照先大后小的顺序排列，以实现更优的滤波效果。
布局优化
在摆放器件时，应尽量使器件布局紧凑，缩短电源路径，减少信号传输过程中的损耗和干扰。
注意留出打孔和铺铜的空间，以满足电源模块输入/输出通道的通流能力，确保大电流能够稳定通过。
布局过程中要重点关注环路面积，务必使其尽可能小，以降低电磁辐射和干扰。
特殊考虑
对于输出多路的开关电源，应尽量使相邻电感之间垂直放置，以减少相互之间的电磁耦合。同时，大电感和大电容尽量布置在主器件面，便于散热和布局优化。
最后将反馈以及其他相关器件靠近管脚摆放，以缩短连接路径，减少信号延迟和干扰。
线宽与过孔
对于1OZ铜厚，在常规情况下，20mil线宽能承载约1A电流；而对于0.5OZ铜厚，40mil线宽能承载约1A电流。在打孔和铺铜时，需留有足够的裕量，以应对实际工作中的电流变化和温升情况。
0.5mm过孔过载1A电流是一个经验值，在设计中可根据过孔大小和数量进行评估，确保满足载流和压降的要求，避免过孔成为电流传输的瓶颈。
布线处理
电源输入/输出路径布线建议采用铺铜处理，以降低线路阻抗，提高电流承载能力。铺铜宽度必须根据电源电流大小进行合理设计，同时输入/输出路径应尽量减少打孔换层，避免引入额外的电感和干扰。
打孔换层的位置需要仔细考虑滤波器件的位置，输入端的打孔应位于滤波器件之前，输出端的打孔则应在滤波器件之后，以确保滤波效果不受影响。
铺铜处铜皮与焊盘连接推荐使用十字连接，这样可以减少焊接不良现象，提高焊接的可靠性。对于电流特别大的情况，可采用全连接处理，或对十字处进行铜皮补强，以增强通流能力，保障电路的稳定运行。
信号连接
反馈线需要连接到最后一个滤波电容后方，并且要避免经过大电流的功率平面，防止引入干扰和噪声，影响控制信号的准确性。
接地连接
输入以及输出地连接之后，可统一在IC散热焊盘上面打孔，以实现良好的电气连接和散热效果。
三、DC-DC电源布局布线建议
在进行电源模块布局布线时，提前下载芯片的datasheet（数据表），并严格按照推荐的布局和布线方式进行设计，这是确保电源性能达标的关键步骤。
布局设计
芯片电源接近原则 ：对于为芯片提供电压的开关电源，应确保其尽量靠近芯片放置。这样可以有效避免低电压输出线过长，从而减少压降，保障供电性能的稳定性和可靠性。
避免电磁干扰 ：开关电源在高电压大电流的状态下工作，容易引发复杂的电磁兼容性问题。因此，在布局时，开关电源周围应避免布置敏感元器件，以减少电磁干扰对这些元器件正常工作的影响。
以电源芯片为核心布局 ：在布局设计中，应将开关电源芯片作为核心元器件进行组织。电源滤波器的输入及输出端在布局时要确保足够的距离，防止噪声从输入端耦合到输出端。同时，元器件应整齐、紧凑地排列在PCB上，以减少和缩短各元器件间的引线和连接，降低信号传输损耗和干扰风险。
布线设计
避免平行导线 ：输入、输出端用的导线应尽量避免相邻平行布置，以减少不必要的电磁干扰。若无法避免平行布线，应尽量增大它们之间的间距，降低耦合效应。
加粗地线 ：加粗输入和输出之间的地线，能够确保电流稳定传输，减少反馈耦合，提高电路的抗干扰能力。地线的宽度应根据实际电流大小进行合理设计，确保其能够承载相应的电流。
强电流引线处理 ：强电流引线，如公共地线、电源输入/输出线等，应尽可能加粗。这样可以有效降低布线电阻及电压降，进而减小因寄生耦合而产生的自激现象，保障电路的稳定运行。
散热考虑
散热地面积 ：由于开关电源的散热量比较大，散热地（铜）的面积应尽量加大，以确保热量能够得到有效散发。在设计PCB时，可合理规划散热地的布局，尽可能多地预留散热区域。
大面积铺铜与打孔 ：输入、输出端应尽量采用大面积铺铜并多打过孔的设计。这样不仅可以满足大电流的传输要求，还有助于提高散热效果，降低器件温度，延长电源模块的使用寿命。
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