6 PCB 布局技巧

除了上一節中給出的注意事項外，還需注意一些其他細節。與周圍的 PCB 相比，穩壓器可被視為“點”熱源。如圖 6-1 所示，熱量將從該熱源徑向傳播。您可以將熱流視為一個“比薩餅”切片，如圖所示。在我們給出的示例中，熱量沿著 PCB 的銅平面流動。為了獲得良好的熱性能，請勿阻礙該徑向路徑，這一點很重要。

從這個模型可以了解到兩個要點。首先，切片的“尖端”應與熱源連接良好，以便整個切片有效地充當散熱器。這意味著應避免在器件附近的熱平面上形成切口。這也意味著應嘗試將非關鍵元件放置在熱源的對面。其次，不可能完全不破壞熱平面，因為必須與穩壓器以及關鍵外部元件進行連接。該模型表明，應盡可能沿徑向形成切口。圖 6-2 同時顯示了良好和不良實踐的示例。

此主題將在采用倒裝芯片封裝的 LMR33630-Q1 的示例布局（如圖 6-3 所示）中繼續探討。這顯示了一種類似的策略，即從中心放射出的厚而寬的布線。

良好散熱設計的另一個方面是如何處理多個熱源。對于開關穩壓器，轉換器和電感器都將耗散功率。良好的電氣設計通常要求將這些元件貼近彼此放置。事實證明，將發熱元件放得過近對熱性能產生的影響超出預期。發熱部件的“熱足跡”約為元件封裝面積的 18 倍，如圖 6-4 所示。熱足跡是 PCB 中受封裝輻射和對流影響較大的區域。如果允許這些足跡重疊，元件溫度將急劇升高。當封裝變得接近封裝尺寸的兩倍時，影響最為顯著。圖 6-5 顯示了可證明這種非線性效應的測量數據。

請注意，若要實現直流/直流轉換器的良好 PCB 布局，不能僅考慮熱因素。某些關鍵元件需要在同一側靠近轉換器放置。此外，開關節點上的寬布線可能會使 EMI 問題復雜化。轉換器電感器也會耗散大量功率。然而，它通常需要靠近器件以盡可能地減小開關節點面積。換而言之，必須找到折衷方案，任何好的工程設計都是如此。您可在穩壓器數據表中找到良好的整體 PCB 設計的適用資源，并且應始終遵循其中的建議。表 6-1 總結了一些良好的熱 PCB 布局的最佳實踐。