现在的开关稳压器和电源越来越紧凑，功能也日益强壮，而越来越高的开关频率是规划人员面对的首要问题之一，正是它使得PCB的规划越来越困难。事实上，PCB地图已经成为区分好与差的开关电源规划的分水岭。本文针对怎么一次性创立优异PCB地图提出一些主张。
考虑一个将24V降为3.3V的3A开关稳压器。规划这样一个10W稳压器初看起来不会太困难，规划人员或许很快就能够进入完成阶段。不过，让咱们看看在选用Webench等规划软件后，实践会遇到哪些问题。假如咱们输入上述要求，Webench会从若干IC中选出“Simpler Switcher”系列中的LM25576(一款包含3A FET的42V输入器材)。该芯片选用带散热垫的TSSOP-20封装。
Webench菜单中包含了对体积或功率的规划优化。规划需求大容量的电感和电容，然后需求占用较大的PCB空间。Webench供给如表1的挑选。
表1：
值得留意的是，最高功率是84%，且此最高功率是当输入-输出间的压差很低时完成的。此例中，输入/输出比大于7。一般状况下，能够用两级电路来降初级与级之间的比率，但经过两个稳压器完成的功率不会更好。
图1：经过两个稳压器完成的功率不会更好。
接着，咱们选PCB面积最小的最高开关频率。高开关频率最或许在地图方面产生问题。Webench能够生成带悉数有源和无源器材的电路图。
图2：简化的开关电源电路图。
图2所示的简化电路图对了解基本状况协助甚大。看一看电流通路：把FET在导通状态下的回路标记为赤色；把FET在到状态下的回路标记为绿色。咱们能够观察到两种不同状况：有两种色彩的区域和仅一种色彩的区域。咱们有必要特别重视后一种状况，因而刻电流在零和满量程之间替换改变。这些是具有高di/dt的区域。
高di/dt的交变电流将在PCB导线周围产生明显的磁场，该磁场将成为该电路内其它器材乃至同一或邻近PCB上其它电路的首要搅扰源。假定这不是交变电流，那么公共电流通路并不是太重要，di/dt的影响也小得多。另一方面，跟着时刻改变，这些区域将承载更大负载。本例中，从二极管阴极到输出以及从输出地到二极管阳极便是公共通路。当输出电容器充放电时，该电容会产生很高的di/dt。衔接输出电容的一切线段有必要满意两个条件：由于电流大，因而它们的宽度要宽；为了最小化di/dt的影响，它们又有必要尽量短。PCB地图规划要害
实践上，规划人员不该选用把导线从Vout和地引至电容的办法完成所谓的传统地图。这些导线将承载很大的交变电流，因而将输出和地直连续至电容端子是个更好的办法。这样替换改变的电流仅表现在电容上。衔接电容的其它导线现在承载的几乎是稳定电流，因而与di/dt相关的任何问题得到了很好的处理。地是另一个经常被误解的难题。简略地在“第2层”放置一个地平面，并将悉数地线衔接到这一层不会有很好的作用。
图3：将输出和地直连续至电容端子是个更好的办法。
让咱们看看为什么。咱们的规划比如有高达3A的电流有必要从地流回源(一个24V轿车电池或一个24V电源)。在二极管、COUT、CIN和负载的地衔接处会有较大电流，而开关稳压器的地衔接流经的电流小。相同状况也适用于电阻分压器的参阅地。若上述悉数地引脚都连至一个地平面，将出现地线反弹现象。尽管很小，但电路中的灵敏点(如借以取得反应电压的电阻分压器)将不会有安稳的参阅地。这样，整个稳压精度将遭到极大影响。实践上，隐藏在第二层地平面中的源还会产生“振铃”现象，并且十分难以定位。
此外，大电流衔接必定用到衔接地平面的过孔，而过孔是另一个搅扰和噪声源。把CIN地衔接作为电路输入和输出侧一切大电流地导线的星型节点是个较好的处理方案。这个星型节点衔接地平面和两个小电流地衔接(IC和分压器)。
图4：
现在地平面会很洁净：没有大电流、没有地线反弹。一切大电流地是以星型衔接到CIN地。一切规划人员有必要要做的事是使(悉数在PCB顶层的)地导线尽或许短而粗。
需求查看的节点是那些高阻抗节点，由于它们很简略被搅扰。最要害节点是IC的反应管脚，其信号取自电阻分压器。FB管脚是放大器(如LM25576)或比较器(如选用磁滞稳压器的场合)的输入。在两种状况FB点的阻抗都适当高。因而，电阻分压器应放置在FB管脚的右侧，从电阻分压器中心连一条短导线到FB。从输出到电阻分压器的导线是低阻抗的，可用较长导线连至电阻分压器。这儿要紧的是布线办法而非导线长度。而其它节点就并非如此要害了。所以不用忧虑开关节点、二极管、COUT、开关稳压器IC的VIN 管脚或许CIN。
布线办法
布线办法将给电阻分压器带来不同。该导线从COUT连至电阻分压器，它的地回到COUT。咱们有必要保证该回路不构成一个敞开区域。敞开区域会起到接纳天线的作用。假如咱们能保证导线下的地平面没有搅扰，那么由导线和导线下的地以及第1层和第2层之间的一段间隔围成的区域应该也是没有搅扰的。现在理解了，为什么地不该放在第4层，由于间隔明显增加了。
另一种办法是将电阻分压器的地衔接布线在第1层，并且使两条导线并行并尽或许挨近以使区域更小。这些观念适用于信号流经的悉数导线：传感器衔接、放大器输出、ADC或音频功放的输入。应对每个模拟信号进行处理，以削减它们拾取噪声的或许性。
图5：
只需有或许就尽量缩小敞开的电路板区域面积的要求对低阻抗导线也相同适用；在这种状况咱们有一个潜在的向PCB其它部分或其它设备发射搅扰信号的源(“天线”)。需求重申的是，敞开电路板区域面积越小越好。
别的两条导线也很要害，第一条是从IC的开关输出到二极管和电感节点；第二条是从二极管到该节点。这两条导线无论是在开关导通仍是二极管流过电流时都有很高的di/dt，所以这些导线应尽或许短而粗。从该节点到电感以及从电感到COUT的导线就不那么要害。在本例中，电感电流相对稳定并且改变缓慢。咱们所要做的是保证它是低阻抗点以最小化压降。
实践样例剖析
图6：比较好的开关电源地图规划。
图6是一个比较好的地图规划。首要元件是一款与外部FET合作运用并选用MSOP-8封装的控制器。留意CIN邻近的空间，该%&&&&&%的接地址直连续至二极管阳极。你无法使“电源地”内的导线更短！FET[SW]可向上移动几毫米以缩短阴极-电感-FET之间的导线。
COUT区域是看不到的。但咱们可观察到电阻分压器(FB1- FB2)十分挨近该IC。FB2与另一个独立的地平面衔接，%&&&&&%的地管脚也作相同处理。使用三个过孔把“信号”地连至地平面，而“电源”地也是使用三个过孔衔接PCB的GND脚。这样，“信号”地就看不到“电源”地上产生的任何地线反弹。
假如你能遵从上述几个简略规矩，你的PCB地图规划将更为顺畅。在开端地图规划前，花点时刻细心考虑PCB地图规划将会起到事半功倍的作用，能协助你节约往后处理开关电源中出现异常行为的时刻。
