電子產品的能耗標準越來越嚴格，對于開關電源設計工程師，如何設計更高效率、更高性能的開關電源是一個永恒的挑戰(zhàn)。本文從開關電源PCB的布局出發(fā)，介紹了優(yōu)化SIMPLE SWITCHER開關電源模塊性能的最佳開關電源之PCB布局方法、實例及技術。

在規(guī)劃開關電源布局時，首先要考慮的是兩個開關電流環(huán)路的物理環(huán)路區(qū)域。雖然在開關電源模塊中這些環(huán)路區(qū)域基本看不見，但是了解這兩個環(huán)路各自的電流路徑仍很重要，因為它們會延至模塊以外。電流自導通的輸入旁路電容器（Cin1），在高端MOSFET的持續(xù)導通時間內經該MOSFET，到達內部電感器和輸出旁路電容器（CO1），最后返回輸入旁路電容器。

在內部高端MOSFET的關斷時間以及低端MOSFET的導通時間內形成的。內部電感器中存儲的能量流經輸出旁路電容器和低端MOSFET，最后返回GND。兩個環(huán)路互不重疊的區(qū)域（包括環(huán)路間的邊界），即為高di/dt電流區(qū)域。在向轉換器提供高頻電流以及使高頻電流返回其源路徑的過程中，輸入旁路電容器（Cin1）起著關鍵作用。

輸出旁路電容器（Co1）雖然不會帶來較大交流電流，但卻會充當開關噪聲的高頻濾波器。鑒于上述原因，在模塊上輸入和輸出電容器應該盡量靠近各自的VIN和VOUT引腳放置。若使旁路電容器與其各自的VIN和VOUT引腳之間的走線盡量縮短并擴寬，即可將這些連接產生的電感降至最低。

將開關電源之PCB布局中的電感降至最低，有以下兩大好處。第一，通過促進能量在Cin1與CO1之間的傳輸來提高元件性能。這將確保模塊具有良好的高頻旁路，將高di/dt電流產生的電感式電壓峰值降至最低。同時還能將器件噪聲和電壓應力降至最低，確保其正常操作。第二，最大化降低EMI。

連接更少寄生電感的電容器，就會表現出對高頻率的低阻抗特性，從而減少傳導輻射。建議使用陶瓷電容器（X7R或X5R）或其他低ESR型電容器。只有將額外的電容放在靠近GND和VIN端時，添加的更多的輸入電容才能發(fā)揮作用。SIMPLE SWITCHER電源模塊經過獨特設計，本身即具有低輻射和傳導EMI，而遵循本文介紹的開關電源之PCB布局指導方針，將獲得更高性能。

回路電流的路徑規(guī)劃常被忽視，但它對于優(yōu)化電源設計卻起著關鍵作用。此外，應該盡量縮短且擴寬與Cin1和CO1之間的接地走線，并直接連接裸焊盤，這對于具有較大交流電流的輸入電容（Cin1）接地連接尤為重要。

模塊中接地的引腳（包括裸焊盤）、輸入和輸出電容器、軟啟動電容以及反饋電阻，都應連至開關電源之PCB上的回路層。此回路層可作為電感電流極低的返回路徑以及下文將談及的散熱裝置使用。

反饋電阻也應放置在盡可能靠近模塊FB（反饋）引腳的位置上。要將此高阻抗節(jié)點上的潛在噪聲提取值降至最低，令FB引腳與反饋電阻中間抽頭之間的走線盡可能短是至關重要的。可用的補償組件或前饋電容器應該放置在盡可能靠近上層反饋電阻的位置上。

模塊的緊湊布局在電氣方面帶來好處的同時，對散熱設計造成了負面影響，等值的功率要從更小的空間耗散掉。考慮到這一問題，開關電源模塊封裝的背面設計了一個單獨的大的裸焊盤，并以電氣方式接地。該焊盤有助于從內部MOSFET（通常產生大部分熱量）到開關電源之PCB間提供極低的熱阻抗。