DC/DC轉(zhuǎn)換器的基板布局-電感的配置

上一篇文章以“散熱孔的配置”為主題，對利用了PCB板和結(jié)構(gòu)的散熱方式進(jìn)行了介紹。本文將回歸部件相關(guān)的話題，介紹“電感的配置”。

降壓型轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

開關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴

輸入電容器和二極管的配置

散熱孔的配置

電感的配置

輸出電容器的配置

反饋路徑的布線

接地

銅箔的電阻和電感

噪聲對策：拐角布線、傳導(dǎo)噪聲、輻射噪聲

噪聲對策：緩沖電路、自舉電阻、柵極電阻

電感

首先來稍微回顧一下布局相關(guān)的電感特性。

當(dāng)電流流過電感時會產(chǎn)生磁力線。當(dāng)這種磁力線穿過導(dǎo)體（PCB的導(dǎo)體為銅箔）時，在這部分會產(chǎn)生電渦流。也就是說，如果電感的附近有導(dǎo)體，則可能因電渦流而引發(fā)問題。由于電渦流是在抵消磁力線的方向流動，因此會使電感值減小、Q值下降（損耗增加）。順便提一下，Q是表示電感損耗量的參數(shù)之一，“Q值大＝損耗小”。另外，如果電感附近的銅箔是信號線，則電渦流可能致使噪聲傳播到信號，可能對電路工作有不利影響。

還有一點(diǎn)。電感屬于發(fā)熱部件。眾所周知，當(dāng)電感有電流流過時，會因卷線的電阻成分和其他損耗而發(fā)熱。隨著電感的溫度升高，除元件劣化之外，鐵氧體鐵芯的情況下，如果超過居里溫度，電感值會急劇下降。一般會提供額定電流值和電阻值規(guī)格作為參考標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際安裝時需要考慮散熱。

請記住這些要點(diǎn)以及以下關(guān)鍵點(diǎn)。

電感的配置

為了將來自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的輻射噪聲控制在最低，雖然重要程度僅次于輸入電容器，請將電感盡量配置在IC附近。

如果為了降低布線電阻散熱而過度擴(kuò)大銅箔面積的話，銅箔可能起到天線的作用，使EMI增加，因此不可過度增加銅箔面積。

從EMI的角度出發(fā)考慮布線面積的布局示例見Figure6-a，配置了不必要布線的不良示例見Figure6-b。

具體的布線寬度可參考電流耐受特性來決定。Figure 5為流過某電流時的導(dǎo)體寬度和自發(fā)熱導(dǎo)致的溫升圖表。

例如，當(dāng)2A的電流流過導(dǎo)體厚度35μm的布線時，為抑制20℃的溫度上升，0.53mm的導(dǎo)體寬度即可對應(yīng)。但是，由于布線受外圍元器件發(fā)熱和環(huán)境溫度的影響，因此，需要具備充分的余量。例如，建議1盎司（1OZ）（35μm）PCB板中每1A導(dǎo)體寬度1mm以上、2盎司（70μm）PCB板中每1A導(dǎo)體寬度0.7mm以上。

關(guān)于電感外圍布線，不可在電感的正下方配置GND層（Figure 6-c）。這正如前面提到的，磁力線穿過導(dǎo)體GND層并產(chǎn)生電渦流，從而受磁力線消除的影響，使電感值下降或Q值下降（損耗增加）。

非GND的信號線也有因電渦流使開關(guān)噪聲傳遞給信號的可能性，因此應(yīng)避免電感正下方的布線。不得不布信號線時，請使用漏磁較少的閉磁路電感。但是，必須實(shí)際測試并確認(rèn)是否有問題。

另外，還需要注意電感引腳布線間的空間。如Figure 6-d所示，當(dāng)引腳間的距離近時，開關(guān)節(jié)點(diǎn)的高頻信號經(jīng)由雜散電容，電容量被誘導(dǎo)至輸出。

雖然并不僅限于電感，但部件的配置和布線設(shè)計(jì)常常會成為制約因素。因此，認(rèn)真將應(yīng)該注意的要點(diǎn)體現(xiàn)在布局設(shè)計(jì)中是非常重要的。在結(jié)果不理想的情況下，必須進(jìn)行實(shí)測并確認(rèn)有無問題。

審核編輯：湯梓紅