PCB入门——BUCK布局及器件选择

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PCB入门——BUCK布局及器件选择

1.电容的选择
( T# P; m) T8 Z% H) v
（1）电解电容
它的特点是容量大，但是漏电大，对温度敏感，稳定性差。
1 G% k6 t, n% I适用于电源滤波或低频电路中
* W% I1 c8 e% K& P+ A( N! w（2）瓷介电容
$ B4 }5 ?- u* G# W便宜
（3）涤纶电容
体积小，容量大，一般用于旁路电容。
5 p( ]" u+ d+ e. J9 B$ @5 [（4）独石电容
独石电容是一种陶瓷电容，温度和频率性能好，电容值比较稳定，但容量小，价格比较贵，一般用于要求比较高的电路中，高频电路用的比较多。
比如频率产生的CT可以选这个
" ^& E% d7 L# W1 ], p  e（5）云母电容
耐压（250v-450v），容量小，很贵，体积大，介质损耗小、绝缘电阻大，温度系数小，适用于高频电路。
5 q: ]/ \6 ^* r$ }( S（6）薄膜电容
无极性、绝缘阻抗很高、频率特性优异（频率响应宽广），而且介质损失很小。安规电容中的X电容一般就是薄膜电容。
1 ^% j: s3 V, M（7）CBB，聚丙烯电容
电容量：1000p–10u  额定电压：63–2000V  
主要特点：性能与聚苯相似但体积小，稳定性略差
1.1什么是旁路电容，去耦电容？

' O; Z4 K2 k4 Q, t- D$ w- y) \: U旁路（bypass）电容：是把输入信号中的高频成分作为滤除对象；
) O+ a2 A3 J% c! f! w, q+ s去耦（decoupling）电容：也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。
高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大。
& \! x7 y( S! s  U作用都是抗干扰
% Q7 o$ b; O: A+ o5 O- F8 e1.2高频影响

5 L: o1 h# ~; L高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z=i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。此时在vcc引脚上通常并联一个去耦电容，这样交流分量就从这个电容接地。目的就是去除交流分量，减少线路电感的影响，
1 I, R# M; G5 y; g4 ]! |5 @: k1.3耦合
4 q. @, ^" s' S
是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点。想一想模电的三极管之间的连接方式。有源器件（需要电流才能作用的器件）在高频下就有高频噪声，这时候加一个去耦电容，就可以给后级一个稳定的直流电源，也就是说电容就相当于后级的电源了，就是个电池。
3 e3 M$ c% P/ V! s* N, R9 U1.4去耦电容值的选择

典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5nH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。那就是说对于50khz的开关电源来说0.1μF足够用
+ m! Q3 l# q0 T' y每个IC的每个电源引脚都应通过电感非常低的电容连接到IC的地引脚，地引脚可能有多个，必须利用较宽的低电感PC走线将所有地引脚接合在一起，使之成为单个低阻抗等电位星型接地点，这一点非常重要。
7 U' Q0 Y! N) L' C( q! R& h5 p0 b应该将去耦电容放在IC的电源线旁边，用粗线（目的低电感），去耦电容有有效半径。
: D7 }% s: g! K; T2.二极管

（1）肖特基二极管SBD
它是以金属为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的一种半导体器件，是一种热载流子二极管。恢复时间快，几ns，功耗小。
主要用在低电压、大电流的电路中。
1 g* m: R5 T9 T5 y" M& V* p4 W（2）快恢复二极管
快恢复二极管的反向击穿电压高，一般都高于200V，甚至几千伏，反向恢复时间为几百纳秒。
3.电阻
( F' I& _, Y6 x. r# `, t; X$ N
+ j4 h+ `8 F2 Q/ h% g1 }取样电阻1m用康铜丝电阻
4. BUCK布局注意点

1.将输入电容器和续流二极管置于与IC端子相同的PCB表面层上，并尽可能靠近IC。
2.如果需要，包括热通孔，以改善散热。
3.将电感靠近IC，不需要像输入电容那么近。这是为了最小化来自开关的辐射噪声节点和不扩大铜面积超过需要。电感下边不要覆铜。接地层出现的涡流会导致电感的感量变小，反正就是磁的干扰
4.将输出电容靠近电感。
5.保持返回路径（续流区）的布线远离噪声引起的区域，例如电感器和二极管。
& k! T. m% w7 d4 }/ M6.CIN和CO的接地彼此必须分开至少1cm到2cm。
) {5 B: K' ^$ g1 V! N7.续流二极管：需采用短而宽的接线方式
5 `: w: E! e6 V- Y, Z8.输出滤波电容：尽可能的靠近电感
: @0 G( u- m$ @9.检测输出电压的部分必须在输出电容器之后或在输出电容器的两端连接。
# y2 ]; p$ U  v2 \10.将电阻分压器电路靠近并且并联，使其更好的抗噪声性。
- B/ G7 l5 s5 C7 Z* r, t11.模拟小信号地和电源地必须隔离。
12.自举电容离IC越近越好，同时线要宽。
13.反馈电阻只能从电感后边的电容取样，然后一般在PCB的背面走线（打过孔），不能经过电感，IC。
) s/ K& U+ v8 q' J14.功率回路，包括驱动回路包围的面积尽量小。
15.如果BUCK续流管存在尖峰电压就并联TVS。
16.分压电阻要原理自举电容和电感。防止毛刺。
5.案例分析
5.1 案例1

/ E/ b1 k! e& g图1
注意：
1.电感下方的连线，没有覆铜，且没有线从电感下方走
2.输入滤波电容CIN，是靠近IC的
8 T% l2 u! q6 _; c: f/ O) K3.续流管子也是靠近IC的
4.CO是靠近电感的
8 j+ ^- u. Z8 m$ j# j7 P5 N5.右下角那个取样电阻是在背面走线的，并且远离电感，两个取样电阻是靠在一起的
% a1 I! G4 S4 ]; m3 O4 A9 @6.再看左边的地是电源地，右边打孔的是数字地。
5.2 案例2
) N1 a: E: {. R5 k2 Q' }4 Z* }
实例2
注意：
3 q- B, b5 U. Q; |1.A处，C1靠近IC，续流管的地靠近续流管的地
- R5 p) z% x, a$ o0 }3 O2.B处，自举元件靠近IC，主要是电源开断的时候，自举电容就相当于电池了**。自举电容离IC越近越好，同时线要宽。**
3.C处，反馈电阻靠近IC，原离SW。
4.D处，L1到R1的走线尽量短。输出电容尽可能靠近电感。
4 h  s" i! f6 v% U7 ?对Buck电路，输入旁路电容须尽可能靠近IC放置，接下来是输入电容，最后是二极管，采用短而粗的迹线将其一端与SW相连。
5.输出地和信号地其实是分开的，C1,D1,C2是输出地，根据电流喜欢走小电阻，所以电源地必定是PGND而不是SGND。
* M) W! L  R7 h5 @  p. d5.3 案例3
# L/ {. I) T3 {$ u5 s; Z
2 y: d5 T. O) w案例3
  o6 q5 Y1 W0 e6 @" U6 y注意：
! I3 b, {9 W5 `+ L& K1.A处背面走线给分压电阻。且远离IC和电感。
2.D处取样电阻靠近IC。
: P1 i6 Q6 d8 b3 J1 }9 T3.B，C处粗导线，C处自举电容靠近IC。
, m5 x! ?* G3 u2 R. Q9 l
, B( s% T  D8 h5.4案例4
# j" ]" g& X) o) @; ^
/ p: O$ @- Q* w3 |3 j案例4
首先：有三个回路
) N/ ~, w, V- x1号回路：就是上管导通。
% E; K8 T; i, I+ _, m- ]2号回路：续流
3号回路：在续流的同时，去耦电容C2给自举电容C14充电。
$ N/ q. O; g3 h这三个回路电流都是很大的，所以面积尽量小。

pcb
注意：
/ c9 z- p) e: _& b. j6 g9 B7 J1号是上管通，面积小
) Y* Y7 ?! y7 ^! _7 ]7 S4 f5 O3 S2号是续流，面积最小
0 i& X, N  X7 f, S0 X! j8 K3号是自举回路，面积最小
& H& U6 g5 e) _2 _* r4 D: Y' L. }还有一个C8叫前馈电容，主要就是稳定反馈电压的，33nF。
) a& O+ B+ @1 B! L3 x
8 m+ B8 ~/ L' d, W

VIC56

与FB相连的两个电阻越靠近FB越好，FB覆盖面积越小越好。走线细而短。
要在电容后面取采样点。Cout的GND纯净反馈GND最好接到Cout的地

zhi_hui_zhou

小信号地连一起（FB分压电阻、COMP、SS）然后再与PGND单点相连，或者通过过孔连到背面，背面走线越少越好，最好全部覆铜到GND。输入输出GND要打大量过孔

big_gun

电容的耐压尽可能高一些，容量稍微大一些。输入小电容靠近芯片，输出小电容远离芯片。