DC-DC的PCB设计需要注意哪些点？

直流-直流（DC-DC）电路相比于低压差线性稳压器（LDO），其设计和布局更加复杂，同时噪声也更大，要求布局和走线的质量更高。良好的布局直接影响着DC-DC电路的性能，因此对于DC-DC电路的布局有着极为重要的认识和掌握。

1. 不良布局

• 电磁干扰（EMI）：在DC-DC的开关管脚处会出现较高的dv/dt，高dv/dt会导致较大的电磁干扰；
• 地线噪声：如果地线走线不良，会在地线上产生较大的开关噪声，这些噪声会影响到电路的其他部分；
• 走线电压降：若走线过长，会导致走线上出现电压降，从而降低整个DC-DC电路的效率；

2. 布局原则

• 尽量缩短开关大电流回路的长度；
• 将信号地与大电流地（功率地）分开走线，并在芯片接地处进行单点连接；

① 缩短开关回路

在下图中，红色LOOP1表示DC-DC电路中高侧开关管导通时电流的路径，绿色LOOP2表示高侧开关管关闭、低侧开关管导通时电流的路径；

为了尽量减小这两个回路的长度，减少干扰，应遵循以下原则：

• 电感应尽可能靠近开关管脚；
• 输入电容应尽可能靠近输入电源管脚（VIN）；
• 输入输出电容的接地应尽可能靠近功率地（PGND）脚；
• 采用铺铜方式进行走线。

为什么要这么做？

• 走线过细过长会增大阻抗，大电流在此大阻抗上会产生比较高的纹波电压；
• 走线过细过长会增大寄生电感，此电感上耦合开关噪声，影响DC-DC稳定性，造成EMI问题；
• 寄生电容和阻抗会增大开关损耗和导通损耗，影响DC-DC效率；

② 单点接地

单点接地，指的是信号地和功率地进行单点接地，功率地上会有比较大的开关噪声，所以需要尽量避免对敏感小信号造成干扰，如FB反馈管脚。

• 大电流地：L，Cin，Cout，Cboot连接到大电流地的网络；
• 小电流地：Css，Rfb1，Rfb2单独连接到信号地的网络；

下图是TI的一个开发板的layout，红色为上管开时的电流路径，蓝色为下管开时的电流路径；如下的layout有如下比较好的优点：

① 输入输出电容的GND用铜皮进行连接，摆件时，两者的地尽量放一起；

② DC-DC Ton和Toff时的电流路径都很短；

③ 右边小信号是单点接地，距离比较远，免受左边大电流开关噪声的影响；

TI某开发板的DC-DC PCB layout

3. 实例

如下给出一个典型DC-DC BUCK电路的layout，SPEC中给出如下几点：

• 输入电容，高边MOS管，和续流二极管形成的开关回路尽可能小和短；
• 输入电容尽可能靠近Vin Pin脚；
• 确保所有反馈连接短而直接，反馈电阻和补偿元件尽可能靠近芯片；
• SW远离敏感信号，如FB；
• 将VIN、SW，特别是GND分别连接到一个大的铜区，以冷却芯片，提高热性能和长期可靠性；

DC-DC BUCK典型电路

layout指导

4. 小结一下

DC-DC电路的layout至关重要，直接影响到DC-DC的工作稳定性和性能，一般DC-DC芯片的SPEC都会给出layout指导，可参考进行设计。

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