在當今電子設備不斷發(fā)展的時代，DC-DC 轉換器憑借其能夠實現(xiàn)各種電壓電平的高效電源轉換和供電的優(yōu)勢，在眾多領域得到了廣泛應用。隨著市場對電子設備功率密度、效率和尺寸的要求不斷提高，DC-DC 轉換器的 PCB 設計變得尤為關鍵。下面我們將詳細探討 DC-DC 轉換器 PCB 設計的一些要點。

走線長度

在高頻轉換器的工作過程中，承載高速開關信號的走線長度對信號完整性和電磁干擾（EMI）的控制起著至關重要的作用。較長的走線如同天線一般，會輻射電磁能量，進而對其他組件或電路產(chǎn)生干擾。同時，過長的走線還可能引發(fā)延遲、信號反射以及寄生效應等問題，這些都會導致轉換器的效率和穩(wěn)定性下降。因此，在設計時應盡可能縮短走線長度，特別是對于高速時鐘和數(shù)據(jù)時鐘信號。此外，采用適當?shù)淖杩蛊ヅ浼夹g和受控阻抗走線，能夠進一步優(yōu)化信號傳輸，減少信號衰減。例如，在一些高速數(shù)字電路中，通過計算和調整走線的阻抗，能夠顯著提高信號的傳輸質量。

環(huán)路區(qū)域

環(huán)路區(qū)域指的是 PCB 上信號走線及其返回路徑形成的封閉區(qū)域。在 DC-DC 轉換器等高功率和高頻電路中，化環(huán)路面積對于降低輻射 EMI 至關重要。環(huán)路面積越大，磁通量與環(huán)路的耦合就越嚴重，從而產(chǎn)生更高的 EMI。為了化環(huán)路面積，我們可以將信號走線靠近其返回路徑放置，比如利用接地層或緊密間隔的電源層。這樣可以有效減少磁通量的耦合，降低 EMI 的產(chǎn)生。

器件選擇和電容擺放

在關鍵信號和電源線中添加鐵氧體磁珠和共模扼流圈等濾波器組件，能夠有效減弱傳導電磁干擾，并防止其進一步傳播。而濾波電容的正確擺放位置對于濾除 EMI 也十分關鍵。濾波元器件應盡可能靠近 DC-DC 轉換器放置，同時在 IC 和有源元件的電源引腳附近正確放置去耦電容，有助于抑制高頻噪聲，提高 EMI 性能。例如，在一些精密電子設備中，合理的電容擺放能夠顯著降低電源噪聲，提高設備的穩(wěn)定性和可靠性。

寄生電感

寄生電感是導電路徑（如跡線、電線）固有的電感特性，它取決于物理尺寸和材料特性。在 DC-DC 轉換器等高頻電路中，路徑電感會對轉換器的效率和性能產(chǎn)生顯著影響。高寄生電感會導致電壓下降、開關損耗增加以及轉換器效率降低，還可能引發(fā)電路中的電壓過沖和振鈴現(xiàn)象，影響信號完整性。為了減少寄生電感，PCB 工程師可以采用更寬的走線、更短的路徑，或者利用專用的接地層和電源層為高電流和開關信號創(chuàng)建低電感返回路徑。

DC-DC 轉換器接地環(huán)路的影響

在設計 DC-DC 轉換器時，PCB 工程師必須充分考慮電流環(huán)路，并合理放置組件，以減小環(huán)路的物理尺寸。接地環(huán)路過長會帶來一系列問題，如電磁干擾、噪聲和信號衰減、共模噪聲、寄生接地電流以及接地反彈等。這些問題會嚴重影響轉換器的性能和穩(wěn)定性，導致效率低下和潛在的熱問題。

緩解措施

為了緩解接地環(huán)路帶來的問題，我們可以采取以下措施：

• 地平面：在 PCB 上使用堅固的接地層，確保電流有低阻抗的返回路徑，降低接地環(huán)路的風險。
• 地面分割：對不同功能塊或組件的接地層進行適當分割，防止接地電流相互干擾。
• 將模擬地和數(shù)字地隔離：在物理上分離模擬和數(shù)字接地層，避免敏感模擬電路和噪聲數(shù)字電路之間的干擾。
• 跟蹤路由：確保承載高電流或高頻信號的走線具有低電感返回路徑，如使用短而寬的走線或接地過孔，減少接地環(huán)路的可能性。