LDO的布局建议

我正在开发一个由3个电压供电的四层板-1.8V，3.3V和5.0V。该板具有以下堆叠：

1. 讯号
2. 地面
3. 3.3伏
4. 讯号

接地层和3.3V平面完全没有损坏。它们上没有信号或电源走线。

我正在使用三个LP38690DT LDO供电-这是我的电路。

单击此处查看大图。

我担心的是这些设备的布局。该数据表提出以下建议

最好的方法是在器件附近布置CIN和COUT，并以短走线连接到VIN，VOUT和接地引脚。调节器接地引脚应连接至外部电路>接地，以便调节器及其电容器具有“单点接地”。

我对“单点接地”一词感到有些困惑，但是我尽最大努力遵循数据表中给出的建议-但我不确定我是否正确：

请注意，红色文字仅是为了使此处的人员更清楚-之后，我将其删除。每个稳压器直接连接到电容器，稳压器的接地引脚直接直接连接到电容器的接地引脚。这是数据表意味着我应该做什么？

数据表上继续说

由于高电流流经进入VIN且来自VOUT的走线，因此Kelvin将电容器引线连接至这些引脚，因此与输入和输出电容器串联的电压降不会降低。

Kelvin connect是什么意思？我知道开尔文连接是什么-我不明白这对于LDO而言是什么意思。

我的第三个问题是关于所有三个监管机构的。正如我所提到的，每个IC均通过将其电容器连接到接地层的同一通孔作为参考接地。但是，我应该将所有三个调节器都连接到同一接地点吗，即是否应该将所有三个调节器都连接到“单个接地点/通孔”？

最后，输入电压由一个4点通孔连接器馈电，该连接器在两个导体上承载6V，在另外两个导体上承载GND。GND引脚直接连接到接地层。这样可以吗？还是应该直接通过粗线将GND引脚连接至稳压器的GND引脚？

注意：布局图未显示任何连接到稳压器输出的内容。还行吧。我仍然必须将我的IC连接到电源。还：调节器下面的栗色不是网。这是Altium在PCB布局中显示“房间”的方式。

当前要求

大部分电流来自5V电源。5V电源连接到LCD显示器，该显示器将最大 400mA（背光打开时）-但通常约为250mA。

3.3V电源将汲取最大值。300mA（不连续），但通常约为150mA或更小。

1.8V是为我的电路板的CPLD核心供电。我无法估计这一点，但已经对其进行了测量。在启动时，该电流约为30mA，但随后降至0mA。看来我的仪表不够灵敏，无法实际测量电流。我认为200mA将是一个安全的选择。

更新版式：

我希望这就是这里的人们的意思。我不确定是应该倒一个大的铜还是三个倒的铜，所以我选择了三个倒的铜。

更新版式（再次）：

我现在做了一个大的铜倒而不是三个独立的倒。我不确定如何使用多个过孔将3.3V电压连接到电源板上，因此上述是我的尝试。我做了一点填充并将其直接连接到我的输出电容器。从那里我有4个通孔，每个通孔的尺寸为25毫米，直接连接到我的电源板上。这是更好的方法吗？

填充物与其他物体之间的间隙约为15毫米。我应该增加这个吗？

但是总体而言，您过度考虑了GND的重要性。重要的是，请不要误解我的意思。只是其他事情同样重要，正确设置GND相对容易。

您指定了电压，但未指定电流。在不知道电流的情况下，我们不知道LDO产生的热量。热量将极大地影响PCB的布局方式。我将假设产生的热量是微不足道的。

这就是我会做的...

1. 将盖子旋转90度（有时是顺时针，有时是逆时针）。您正在做的是将电容GND引脚放在一起，并缩短LDO的GND与电容之间的距离。
2. 使您的所有痕迹更宽。至少与连接的垫子一样宽。如果可以，请使用多个VIA。
3. 将+ 6v迹线放在“其他位置”。在PCB的背面或LDO的右侧。这很快就会有意义。
4. 在整个物件的下方和周围，在顶层放置一个铜平面。使用多个VIA将其连接到GND层。我会为每个LDO使用大约10个过孔，主要是在巨大的GND引脚周围。LDO和电容的GND引脚应直接连接到该平面，而没有任何“散热”。尽管确切的大小取决于可用的空间以及LDO会散发多少热量，但该平面应该相当大。每个LDO 1或2平方英寸是一个好的开始。

铜平面有两个原因。1.它将LDO某个地方的热量散发出去。2.它在电容和LDO之间提供了一条低阻抗路径。

所有通孔的原因是：1.它允许一些热量传递到GND层。2.它提供了从LDO到GND层的低阻抗路径。

痕迹和多个通孔更宽的原因仅仅是为了降低阻抗路径。

但是，我会警告您：这样做将使手工焊接LDO变得困难。铜平面+通孔会希望从烙铁上吸走热量，并且焊料不会长时间熔化（如果有的话）。您可以通过使用较热的烙铁来解决此问题，或者更好的方法是使用热风枪先预热整个PCB，以更好地进行预热。请勿使其温度过高以熔化焊料（为此，请使用普通铁）。通过预热整个电路板，对熨斗的需求将减少。恕我直言，这没什么大不了的，但这是需要注意和计划的事情。

这种方法还将为您提供良好的GND连接，比您从数据表中告诉我们的任何方法都要好。

根据原始海报的新信息进行更新：

您的5v稳压器在400 mA时会下降6v至5v（下降1伏）。这将产生0.4瓦的热量。在150 mA = 0.4瓦时为6v至3.3v。200 mA = 0.84瓦时6v至1.8v。三个LDO的总功率为1.64瓦。尽管这并不疯狂，但还是有很多热量。这意味着您必须注意如何冷却，否则会过热。您正在顺利完成这项工作。

您只需要一架飞机，而不是三架。而且飞机应该尽可能向外延伸，我建议至少将LDO自身的面积扩大一倍。平面越大，冷却效果越好。如果平面真的很大，则每平方英寸至少要放置四个通孔。通过共享飞机，三个调节器共享冷却。如果您不这样做，那么一个调节器可能会真正变热，而另外两个则只是变热。

您可以做的另一种优化是+ 6v如何进入每个LDO。目前，它绕到了上限，到达了LDO。只需将它直接塞入瓶盖，而无需缠绕。这将使您可以使用更粗的迹线，并使内容变短。缠绕在电容帽上的少量GND平面反而无济于事。

从LDO的输出到功率到达的任何地方，都需要多个过孔。不只是您现在拥有的一个通孔。

“开尔文连接”的含义是：在Vin和Vout引脚上分别放置两条走线-一条仅连接到电容器的“低电流”走线，一条连接到外部元件的“高电流”走线。这与电流检测分流电阻器非常相似（并且出于相同的原因），它使用开尔文（Kelvin）连接，该电阻的两端分别具有两个独立的连接。

您已经在执行此操作，并且已经在所有内容下面放置了一个坚固的接地平面，因此您的PCB布局看起来很棒。

看来您在使用此封装的“最小”建议占位面积-个人而言，我将使用更多的铜，但是也许您的应用程序散发出的热量很少，所以没有必要。 一 b

在我完成的具有多个电源轨的设计中，我经常将需要一个电源轨的所有部件放在一起，而将需要另一电源的所有部件放在一起，因此我将每个稳压器放在需要的部件附近。它。（最好是“未调节”的电压走线在整个电路板上蜿蜒较长，并下降一百毫伏左右，这比“调节”的电压走线做相同的事情要好，而且还避免将所有高温物体打包在一起）。

您将瓶盖放在调节器的“前线”上，而我将瓶盖放在调节器的“侧面”上。这样可使盖的接地更靠近调节器的实际接地片，同时仍允许将开尔文连接至Vin和Vout盖。作为奖励，您不再需要“溜溜地”绕在瓶盖上，从而不再需要调节器的Vin引脚。

我还在底层放置了一个很大的接地垫，并将其与一堆通孔相连。重要的是，将其制成焊盘，使其上面没有任何阻焊层（或者，您可以在底部阻焊层上放一个空隙，同样）。缺少阻焊层可改善与空气的导热性。但是，不要使用顶垫执行此操作，这可能会使组装更加困难。

关于电源连接器，我将其直接连接到接地层。正如大卫所说，没有比飞机更大或更胖的飞机了。编辑：除非连接器距离调节器只有一英寸或两英寸。除了在顶层上有一条较大的脂肪痕迹外，我仍然会使用过孔。超过一英寸或两英寸是不值得的，此时，走线的阻抗可能会大于通孔。

除非您有10个以50 MHz或类似的频率运行，否则CPLD核心电压几乎肯定不会消耗200 mA。在数据表中查找最大动态电流，以获得更真实的数字。或对CPLD进行编程，使其尽可能快地，频繁地切换并重新测量电流消耗（当核心逻辑不改变状态时，它将不消耗任何电流）。我发现的Xilinx CPLD示例的最大电流在很大程度上取决于频率，范围从数百uA到数十mA。

我会考虑将1.8V稳压器与3.3V稳压器输出级联。这将使1.8V稳压器的功耗降低65％，但以增加额外电流增加3.3V功耗为代价。您应该计算数字，看是否值得（通常是较小的调节器消耗的电流小于较大的调节器消耗的电流）。但是，非常不错的好处是，当串联稳压器时，纹波抑制比会提高一倍。

供热部门的另一个建议是投资购买红外线温度计（价格约为20美元）。这是进行温度测量的好方法，特别是因为IC的黑色表面通常具有很高的发射率。我通常会创建一种特殊的固件，该固件有意地使用了比必要的资源更多的资源，以便进行“压力测试”测量，同时将PCB留在外壳中一两个小时，以便使我确信它达到了稳态温度。

最后，虽然为整个房间浇注一个巨大的铜不会对您造成伤害，但是如果您同时使用两个电压相同的调节器，那将是一个坏主意。由于制造公差，一个稳压器将开始变得比另一个稳压器更热，从而导致更低的阻抗，这意味着更多的电流，这意味着更多的热量，这意味着更低的阻抗...直到您失控。这不是您当前应用程序中的问题，但将来需要牢记。

最好的选择是在所有三个LDO的下面放置一个接地层，因为这是您采用的方法，所以布局看起来一切都很好。

第二最佳选择，如果您没有掉落接地层的能力，请进行星形接地网络。