高速轉(zhuǎn)換器PCB設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)則

為了確保設(shè)計(jì)性能滿足數(shù)據(jù)手冊(cè)的技術(shù)規(guī)范，必須遵循一些準(zhǔn)則。 首先，有一個(gè)常見的問題：“AGND和DGND接地層應(yīng)該分開嗎？” 簡(jiǎn)單的答案是：這取決于情況。詳細(xì)的答案是：通常不分開。 因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，分離地平面只會(huì)增加返回電流的電感，帶來的弊大于利。 從公式V=L(di/dt)可以看出，電壓噪聲會(huì)隨著電感的增大而增大。 隨著開關(guān)電流增加（因?yàn)檗D(zhuǎn)換器的采樣率增加），電壓噪聲也會(huì)增加。 因此，接地層應(yīng)連接在一起。

例如，在某些應(yīng)用中，為了滿足傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，必須在某些區(qū)域放置臟總線電源或數(shù)字電路。 同時(shí)，由于尺寸限制，電路板無法很好地分割。 在這種情況下，分離接地層是實(shí)現(xiàn)良好性能的關(guān)鍵。 然而，為了使整體設(shè)計(jì)有效，這些接地層必須通過電路板上某處的橋或連接點(diǎn)連接在一起。 因此，連接點(diǎn)應(yīng)均勻分布在獨(dú)立的接地平面上。 最后，PCB 上通常有一個(gè)連接點(diǎn)成為返回電流通過的最佳位置，而不會(huì)導(dǎo)致性能下降。 該連接點(diǎn)通常位于轉(zhuǎn)換器附近或下方。

在設(shè)計(jì)電源層時(shí)，應(yīng)使用所有可用于這些層的銅線。 如果可能，不要讓這些層共享布線，因?yàn)轭~外的布線和過孔會(huì)將電源層分成更小的部分，從而快速損壞電源層。 由此產(chǎn)生的稀疏電源層可以將電流路徑壓縮到最需要的地方，即轉(zhuǎn)換器的電源引腳。 擠壓過孔和布線之間的電流會(huì)增加電阻，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換器電源引腳上出現(xiàn)輕微的壓降。

最后，電源層的放置非常重要。 不要將高噪聲數(shù)字電源堆疊在模擬電源層上。 否則，盡管它們位于不同的層，但它們?nèi)匀豢赡苁邱詈系摹?為了最大限度地降低系統(tǒng)性能下降的風(fēng)險(xiǎn)，這些類型的層應(yīng)在設(shè)計(jì)中盡可能分開而不是堆疊在一起。與此同時(shí)，討論印刷電路板 (PCB) 的電力傳輸系統(tǒng) (PDS) 設(shè)計(jì)的任務(wù)常常被忽視，但這對(duì)于系統(tǒng)級(jí)模擬和數(shù)字設(shè)計(jì)人員來說至關(guān)重要。

PDS（電力傳輸系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)目標(biāo)是最小化響應(yīng)電源電流需求而產(chǎn)生的電壓紋波。 所有電路都需要電流。 有些電路需要大量電流，而另一些電路則需要以更快的速率提供電流。 使用完全去耦的低阻抗電源或接地層以及良好的 PCB 堆疊可以最大限度地減少電路電流需求產(chǎn)生的電壓紋波 。例如，如果設(shè)計(jì)開關(guān)電流為1A，PDS的阻抗為10mΩ，則最大電壓紋波為10mV。

首先，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)支持更大層電容器的PCB堆疊結(jié)構(gòu)。 例如，六層堆疊可以包括頂部信號(hào)層、第一接地層、第一電源層、第二電源層、第二接地層和底部信號(hào)層。 規(guī)定堆疊結(jié)構(gòu)中第一接地層和第一電源層彼此靠近，兩層之間的間距為2至3密耳，形成固有的層電容。 這種電容最大的優(yōu)點(diǎn)就是免費(fèi)，只需要在PCB制造筆記中注明即可。 如果必須劃分電源層，并且同一層上有多個(gè) VDD 電源軌，則應(yīng)使用最大的電源層。 不要留下漏洞，并注意敏感電路。 這將使 VDD 層的電容最大化。 如果設(shè)計(jì)允許附加層（在這種情況下，從六層到八層），則應(yīng)在第一和第二電源層之間放置兩個(gè)附加接地層。 當(dāng)磁芯間距也為2至3密耳時(shí)，疊層結(jié)構(gòu)的固有電容將增加一倍。

對(duì)于理想的 PCB 堆棧，應(yīng)在電源層的起始入口點(diǎn)和 DUT 周圍使用去耦電容器，這將確保 PDS 阻抗在整個(gè)頻率范圍內(nèi)較低。 使用幾個(gè)0.001μF到100μF的電容有助于覆蓋這個(gè)范圍。 無需到處配置電容； 面對(duì) DUT 對(duì)接的電容將打破所有制造規(guī)則。 如果需要采取如此嚴(yán)厲的措施，則表明電路中存在其他問題。

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