6 PCB 布局技巧

除了上一節(jié)中給出的注意事項外，還需注意一些其他細(xì)節(jié)。與周圍的 PCB 相比，穩(wěn)壓器可被視為“點(diǎn)”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(diǎn)很重要。

從這個模型可以了解到兩個要點(diǎn)。首先，切片的“尖端”應(yīng)與熱源連接良好，以便整個切片有效地充當(dāng)散熱器。這意味著應(yīng)避免在器件附近的熱平面上形成切口。這也意味著應(yīng)嘗試將非關(guān)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(wěn)壓器以及關(guān)鍵外部元件進(jìn)行連接。該模型表明，應(yīng)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(xù)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(shè)計的另一個方面是如何處理多個熱源。對于開關(guān)穩(wěn)壓器，轉(zhuǎn)換器和電感器都將耗散功率。良好的電氣設(shè)計通常要求將這些元件貼近彼此放置。事實證明，將發(fā)熱元件放得過近對熱性能產(chǎn)生的影響超出預(yù)期。發(fā)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(qū)域。如果允許這些足跡重疊，元件溫度將急劇升高。當(dāng)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(yīng)的測量數(shù)據(jù)。

請注意，若要實現(xiàn)直流/直流轉(zhuǎn)換器的良好 PCB 布局，不能僅考慮熱因素。某些關(guān)鍵元件需要在同一側(cè)靠近轉(zhuǎn)換器放置。此外，開關(guān)節(jié)點(diǎn)上的寬布線可能會使 EMI 問題復(fù)雜化。轉(zhuǎn)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(guān)節(jié)點(diǎn)面積。換而言之，必須找到折衷方案，任何好的工程設(shè)計都是如此。您可在穩(wěn)壓器數(shù)據(jù)表中找到良好的整體 PCB 設(shè)計的適用資源，并且應(yīng)始終遵循其中的建議。表 6-1 總結(jié)了一些良好的熱 PCB 布局的最佳實踐。