电源设计中地线的布线技巧,PCB layout techniques

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在设计印刷线路板时，设计工程师都会仔细思考铜线的走线方式和元器件的放置问题。如果没有充分考虑这两点，印刷线路板的效率、最大输出电流、输出纹波及其它特性都将会受到影响。产生这些影响的两个主要原因则是地线(GND、VSS)和电源线(+B、VCC、VDD)的连接，如果地线及电源线设计合理，电路将能正常地工作，获得较好的性能指标，否则会产生干扰、性能指标恶化等问题。本文就DC/DC转换器的设计，介绍一些通用的设计原则和地线连接方法。 

设计原则 
印制线走线方式和元器件的放置常常会影响电路的性能。以下提出了接地线设计的四个原则： 
1. 用平面布线方式(planar pattern)接地； 
2. 用平面布线方式接电源线； 
3. 按电路图中的信号电流走向依序逐个放置元器件； 
4. 实验获得的数据在应用时不应做任何调整，即使受板的尺寸或其它因素影响也应原样复制数据。 
在设计中注意以上原则和要点，可以减少电路噪声和信号干扰。除了以上的基本原则外，在设计铜线走线模式和元件放置时应谨记以下两点：布线之间会产生杂散电容；连线长度会产生阻抗。在设计中注意线间杂散电容和缩短布线长度有利于消除噪声，减少辐射的产生。 
在上面的几个基本原则基础上，设计工程师应注意以下几点(参见图1)： 
  
1. 根据电路原理图进行元件的布局，输入电流线和输出电流线应进行区别； 
2. 合理放置元器件，保证它们之间的连线最短，以减少噪声； 
3. 在电压变化很大和流过大电流的地方应小心设计以降低噪声； 
4. 如果电路中采用了线圈和变压器，必须小心进行连接； 
5. 电路设计时，将元器件放置在同一方向，便于回流焊接； 
6. 元器件间或元器件焊盘和焊盘间必须保证0.5毫米以上的间隙，避免出现桥接。 

PCB设计示例 
a. 升压转换器模式布线方式 
在升压转换器中，输出电容(CL)的位置比其它元件更重要，参考图2。 
  
建议在PCB设计时注意以下两点： 
1. 将输出电容尽可能与IC靠近，尽量减小电流回路。 
2. 在PCB板的背面用平面布线方法进行地线连接，板背面的接地线应通过一个过孔与板正面的接地线相连。 

b. 降压转换器布线方式 
在降压电路设计中，肖特基二极管的位置很关键，见图3所示。 
  
在PCB设计中注意以下几点： 
1. 肖特基二极管接地点设计将影响输出的稳定性； 
2. 肖特基二极管阴极连接线的长度将影响输出的稳定性； 
3. PCB背面用大面积铜箔作为地，通过过孔与正面地连接。