SMPS PCB设计评论家

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这是我重新设计的布局。您又怎么看？

10-32V至5V 1.2A SMPS降压稳压器设计。IC是英飞凌的IFX91041。

以下是原理图和布局：http : //www.mediafire.com/?69e66eje7vda1

（对于5v 1.2A和35V 4A，我都得到了45平方厘米（〜6.98英寸²）的面积。）

我同意这里的其他答案，但只是认为这可能有所帮助：

我绘制了此设计中最需要关注的2个高电流/高开关频率环路。

绿色表示输入电流环路，带有C7 / C18去耦电容，可提供大部分所需的高频电流。由于不良的接地设计，此环路非常大。

黄色表示输出电流回路，它也很大。

也许最令人担忧的是，从输入和输出到调节器的返回电流共享一条通过C17的狭窄走线的单个接地返回路径。

您最终的目标是最小化这两个循环的循环面积。这样做时，请记住，高频电流是EMI所关注的，将遵循电感对地最小的路径，而不是电阻对地的路径。

例如，为清晰起见，我将这些路径画得有点宽，但实际上，如果可能的话，输出电流（黄色）的接地回路的高频分量将尝试直接在输入电流路径下传播。它在返回时更可能在L2下弯曲。

编辑：更新为完整的地平面。

这是新布局的当前循环的更新图：

这样会更好，为了清楚起见，将接地回路分开，但是高频成分将沿着接地层尽可能靠近电源走线的方向传播。我添加了粉红色的反馈路径，浅色表示电流在接地面上传播。

一些注意事项：

• 路径仍然比需要的更长。反馈回路特别长，并且会在输入电流下传播。该输入为高阻抗，因此该走线上的任何电感耦合都会对调节精度产生较大影响。您确实会以接近90度的角度交叉，这会减少耦合，但不会产生接地电流，并且由于其他原因也会成为问题（请参阅下文）。

• 输入功率走线穿过接地层中的裂缝，反馈环路的走线在接地层上运行。从来没有，永远不会在相邻层的接地层或电源层上穿过一条走线，该走线可能会携带高频信号（这实际上意味着任何走线）。如浅绿色返回路径所示，这将创建一个辐射回路。最终结果是一个很大的EMI问题。

• 我不知道这是否是导出到pdf的结果或什么，但是您似乎有很多通孔都会出现通关问题。它们靠得太近，也离组件垫太近。即使在通孔上有阻焊层，焊盘上的阻焊层间隙看起来仍会暴露出一些通孔，如果您使用回流焊会造成焊接问题。例如，D1附近的通孔几乎肯定会裸露，当电路板回流时，通孔会将所有焊料从焊盘上吸走，从而使D1未被焊接或焊接不良。

• 某些通孔也不会同时出现在两层上，例如U1下的通孔。

我会做什么：

设置PCB设计软​​件设计规则，以检查PCB制造商所需的间隙。这将提醒您有关通孔，通孔焊盘和通孔掩膜间隙问题的问题。

撕下设计并从重新开始组件放置开始，知道您现在已经有了坚实的接地层。集中精力最小化关键路径的长度，并在这些路径上使用尽可能多的铜（限制反馈环路，其低电流）。如果空间/布局允许，则将地面倒在地面上并不是一个坏主意，只需确保可以正确进行即可。（无孤立的铜，与接地平面耦合良好）

编辑2：

不确定是否已经有了，但是这是英飞凌针对2层板的参考设计/应用笔记，该2层板的底部使用了牢固的接地层。他们使用了相当长的FB跟踪，但要使其远离危险回路。

在此（以及大多数其他SMPS设计）中，有两个大电流开关环路需要注意，以确保足够的效率和低EMI噪声。

1. 针脚8-C9-GND

   该回路必须覆盖您的输入功率。

   为了使环路本身更小，只需将电容器的接地端连接到稳压器的接地标记，只需将C9逆时针旋转90°即可。

   我在您的设计中缺少的是一些小型但快速的电容器，例如100-220nF的陶瓷电容器。将其连接到非常靠近稳压器IC的位置。

2. 针脚6-L2-C13

   这将是您的输出循环。

   将C13和C17移至底部，将其接地线连接至IC的接地片（为此使用漂亮的大多边形填充物。

   再次添加一个小的陶瓷电容器。

   将L2旋转180°可以很好地与C13，C17和IC进行大型连接（同样，最好使用多边形填充）。

   将D2旋转90°并将其放置在L2和IC之间，然后将其连接到多边形和Groundtab。

一般来说：

1. 对于具有高开关电流的所有迹线，请使用WIDE迹线或多边形填充。
2. 如果可能的话，请使用接地板，这样可以减少噪声，并有助于将热量从IC传导出去。

我将使用可调输出电压版本的器件，而不是5v器件。但是，即使使用5v版本，您也应包括反馈分压器（仅在高端使用零欧姆电阻，而不要安装低端电阻）。从长远来看，这将为您提供更大的灵活性，以防万一您需要不同的电压。

通常，您的迹线不够宽。最关键的是从C9到U1.7-8的走线，连接到U1.6，L2到C17 / C13的任何走线以及U1和其他任何地方之间的GND。这些网络将具有大量的开关电流，您需要确保它们短而宽。

U1可能会散发一些热量，并且您与该部件底部的GND焊盘的连接不够。您应该增加PCB顶部GND平面的尺寸。通过移动R1和C1来执行此操作，以便GND平面可以从芯片下方扩展。

很难说，但我不认为您在电路的上半部和下半部之间连接了GND。您实际上应该只在整个PCB下有一个坚固的接地层，而不要尝试做任何幻想来隔离不同的部分。（例外：您仍然希望GND平面冷却U1，只需使用过孔将该平面连接到整个GND平面即可。）

结论：较粗的走线，更好的散热和大量GND。

编辑：这是我对牧师B的评论。

底部应是一个完整的GND平面。不分为两半。这很关键，不应忽略。

如果可能的话，不要在顶层上有GND走线-这就是GND平面的作用。对于J1，D1和C17之间的GND尤其如此。

而且，到C8的GND迹线使该电容完全无用。迹线电感将很大。取而代之的是直接在电容上使用几个通孔到GND平面。C8可能应该位于C9旁边。

连接电路上半部和下半部的走线太细。他们的两倍或三倍。或者更好的方法是，使用铜平面/形状/填充/任何形式。

底部走线（从C17到U1）的单条走线应重新布线，使其大部分位于PCB的顶部。这将有助于使底部的GND平面更完整，并减少发生不良事件的可能性。

从图片很难分辨，但是从U1的GND焊盘/平面到底层的GND平面，可能需要更多的过孔。将更多的热量带到底层是好的。

连接到D2并位于L2下方的顶层的GND平面需要更多通孔到PCB底部的GND平面。在L2下至少放置2个过孔，也许在右下角放置第三个。