在高電流快速開關電路中,適當的 PCB 布局對于器件正常工作和設計穩健性而言極其重要。UCC27614-Q1 柵極驅動器具有短傳播延遲和強大的輸出級,能夠在電源開關的柵極上提供很大的電流峰值以及很短的上升和下降時間,從而有助于電壓以極快的速度進行轉換。如果布線長度和阻抗未控制得當,那么極高的 di/dt 可能會導致無法接受的振鈴。在使用這些高速驅動器進行設計時,建議遵循以下電路布局準則。
- 驅動器器件應盡量靠近功率器件放置,從而盡可能地縮短驅動器輸出引腳與電源開關器件的柵極之間的高電流布線長度。
- VDD 引腳與 GND 引腳之間的旁路電容器應盡量靠近驅動器引腳放置,以盡可能地縮短布線長度,從而改進噪聲濾波。TI 建議使用兩個電容器:一個 100nF 陶瓷表面貼裝電容器,距離器件的 VDD 引腳不到 1mm;另一個并聯添加幾微法拉的陶瓷表面貼裝電容器。這些電容器支持在電源開關接通期間通過 VDD 消耗的高峰值電流。強烈建議使用低電感表面貼裝元件,例如片式電容器。
- 應該盡可能縮短導通和關斷電流環路路徑(驅動器器件、電源開關和 VDD 旁路電容器),以便將雜散電感保持在最低水平。這些環路中存在兩個實例會建立高 di/dt,即導通和關斷瞬態期間,這會在驅動器器件的輸出引腳和電源開關的柵極上產生顯著的電壓瞬態。
- 盡可能使電流環路的源跡線和返回跡線保持平行,從而利用磁通抵消。
- 將電源跡線與信號跡線(如輸出和輸入信號)分開。
- 為了更大限度地減少開關節點瞬態和振鈴,可能需要在功率器件上添加一些柵極電阻和/或緩沖器。這些措施也可能降低 EMI。
- 星形點接地是一種盡可能地減少噪聲從一個電流環路耦合到另一個電流環路的好方法。驅動器的 GND 應該在一個點連接至其他電路節點(如電源開關源極、PWM 控制器接地等)。連接路徑應該盡可能短,以減少電感,并應該盡量寬,以減小電阻。
- 使用接地平面來提供噪聲屏蔽。在轉換期間,OUT 引腳上的快速上升和下降時間可能會破壞輸入信號。接地平面不得是任何電流環路的傳導路徑。相反,應該使用一根跡線將接地平面連接到星形點,從而建立接地電勢。除噪聲屏蔽之外,接地平面還可以幫助降低功率耗散。