仔細的 PCB 布局對于實現低 EMI、穩定的供電運行以及出色的效率都至關重要。使高頻電流環路盡可能小,并遵循以下優秀布局實踐指南:
- 對于大功率電路板設計,應至少使用具有 2oz 或更厚銅平面的 4 層 PCB。讓第一個內層成為與安裝功率元件的頂層相鄰的接地平面,并將第二個內層用于包括電流檢測、柵極驅動、命令等在內的關鍵控制信號。信號層和頂層之間的接地平面有助于屏蔽頂層的開關噪聲,使其不影響控制信號。
- 在進行任何布線之前,優化元件的位置和方向。放置功率元件時,應確保端口間的功率流簡單直接且距離較短。避免功率流路徑在電路板上出現鋸齒形。
- 識別高頻交流電流環路。在雙向轉換器中,每個通道的交流電流環路沿著 HV 端口電壓軌電容器、高側 MOSFET、低側 MOSFET 的路徑,然后回到 HV 端口電壓軌電容器的回路上。放置這些元件時,要使電流路徑較短且直接,并盡可能減小環路所包圍的特殊區域。
- 在 CH-1 和 CH-2 之間對稱放置電源電路。在 CH-1 和 CH-2 之間均勻分配 HV 端口電壓軌電容器和 LV 端口電壓軌電容器。
- 如果在同一 PCB 上為多相使用多個 LM5171,應以類似布局放置每個 LM5171 的電路。
- 為電源電路使用充足的銅,從而更大限度地降低大電流 PCB 布線的導通損耗。充足的銅還有助于消散功率元件(尤其是功率電感器、功率 MOSFET 和電流檢測電阻器)產生的熱量。但是,要注意開關節點的多邊形,它連接高側 MOSFET 源極、低側 MOSFET 漏極、功率電感器和控制器 SW 引腳。開關節點多邊形在開關操作期間會出現高 dv/dt。為了更大限度減少開關節點多邊形產生的 EMI 輻射,請確保其尺寸足以傳導開關電流,但不會過大。
- 使用適當數量的過孔將電流傳導到內層以及通過內層散熱。
- 始終將電源地與模擬地分開,并在 PGND 引腳的位置針對電源地、模擬地和 EP 焊盤進行單點連接。
- 使用開爾文檢測技術直接跨電流檢測電阻器進行每對 CSA 和 CSB 線路的布線,從而更大限度地降低電流檢測誤差。為實現良好的抗噪性,這對布線必須緊密并排布放。
- 在布線時使 CS、FBLV、FBHV、IPK、VSET、IMON、COMP 和 OVP 引腳的敏感模擬信號遠離高速開關節點(HB、HO、LO 和 SW)。
- 緊密并排布放配對的柵極驅動線路,即 HO1 和 SW1、HO2 和 SW2、LO1 和回路以及 LO2 和回路等線對。對稱布放 CH-1 和 CH-2 的柵極驅動線路。
- 將器件的設置、編程和控制元件盡可能靠近相應的引腳放置,包括以下元件:ROSC、RCFG、RDT、CCOMP1、RCOMP2、CCOMP1、CCOPM2、CHF1、CHF2、RHVC、RLVC、CHVC、CLVC、CHVHF 和 CLVHF。
- 將旁路電容器盡可能靠近相應的引腳放置,包括 CHV、CVCC、CVDD、CVREF、CVSET、CHB1、CHB2、COVP、CIPK、CISET、CCS1、CCS2 以及 100pF 電流檢測共模旁路電容器。
- 為每層覆銅以覆蓋空白區域,從而獲得最佳熱性能。
- 根據系統要求,在必要時向元件添加散熱器。