全球呈现的动力缺少问题使各国政府都开端大力推广节能新政。电子产品的能耗规范越来越严厉，关于电源规划工程师，怎么规划更高功率、更高功能的电源是一个永久的应战。本文从电源PCB的布局动身，介绍了优化SIMPLE SWITCHER电源模块功能的最佳PCB布局办法、实例及技能。
在规划电源布局时，首先要考虑的是两个开关电流环路的物理环路区域。尽管在电源模块中这些环路区域根本看不见，可是了解这两个环路各自的电流途径仍很重要，因为它们会延至模块以外。在图1所示的环路1中，电流自导通的输入旁路电容器(Cin1)，在高端MOSFET的继续导通时刻内经该MOSFET，抵达内部电感器和输出旁路电容器(CO1)，最终回来输入旁路电容器。
图1 电源模块中环路暗示图
环路2是在内部高端MOSFET的关断时刻以及低端MOSFET的导通时刻内构成的。内部电感器中存储的能量流经输出旁路电容器和低端MOSFET，最终回来GND（如图1所示）。两个环路互不堆叠的区域（包含环路间的鸿沟），即为高di/dt电流区域。在向转换器供给高频电流以及使高频电流回来其源途径的过程中，输入旁路电容器(Cin1)起着关键效果。
输出旁路电容器(Co1)尽管不会带来较大沟通电流，但却会充任开关噪声的高频滤波器。鉴于上述原因，在模块上输入和输出电容器应该尽量接近各自的VIN和VOUT引脚放置。如图2所示，若使旁路电容器与其各自的VIN和VOUT引脚之间的走线尽量缩短并扩宽，即可将这些衔接发生的电感降至最低。
图2 SIMPLE SWITCHER环路
将PCB布局中的电感降至最低，有以下两大优点。榜首,通过促进能量在Cin1与CO1之间的传输来进步元件功能。这将保证模块具有杰出的高频旁路，将高di/dt电流发生的电感式电压峰值降至最低。一起还能将器材噪声和电压应力降至最低，保证其正常操作。第二，最大化下降EMI。
衔接更少寄生电感的电容器，就会表现出对高频率的低阻抗特性，然后削减传导辐射。主张运用陶瓷电容器（X7R或X5R）或其他低ESR型电容器。只要将额定的电容放在接近GND和VIN端时，增加的更多的输入电容才干发挥效果。SIMPLE SWITCHER电源模块通过共同规划，自身即具有低辐射和传导EMI，而遵从本文介绍的PCB布局指导方针，将取得更高功能。
回路电流的途径规划常被忽视，但它关于优化电源规划却起着关键效果。此外，应该尽量缩短且扩宽与Cin1和CO1之间的接地走线，并直接衔接裸焊盘，这关于具有较大沟通电流的输入电容(Cin1)接地衔接尤为重要。
模块中接地的引脚（包含裸焊盘）、输入和输出电容器、软启动电容以及反应电阻，都应连至PCB上的回路层。此回路层可作为电感电流极低的回来途径以及下文将谈及的散热装置运用。
图3 模块及作为热阻抗的PCB暗示图
反应电阻也应放置在尽或许接近模块FB（反应）引脚的方位上。要将此高阻抗节点上的潜在噪声提取值降至最低，令FB引脚与反应电阻中心抽头之间的走线尽或许短是至关重要的。可用的补偿组件或前馈%&&&&&%器应该放置在尽或许接近上层反应电阻的方位上。
散热规划主张
模块的紧凑布局在电气方面带来优点的一起，对散热规划造成了负面影响，等值的功率要从更小的空间耗散掉。考虑到这一问题，SIMPLE SWITCHER电源模块封装的反面规划了一个独自的大的裸焊盘，并以电气方法接地。该焊盘有助于从内部MOSFET（一般发生大部分热量）到PCB间供给极低的热阻抗。
从半导体结到这些器材外封装的热阻抗(θJC)为1.9℃/W。尽管到达职业抢先的θJC值就很抱负，但当外封装到空气的热阻抗(θCA)太大时，低θJC值也毫无意义！假如没有供给与周围空气相通的低阻抗散热途径，则热量就会集合在裸焊盘上无法散失。那么，终究是什么决议了θCA值呢？从裸焊盘到空气的热阻彻底受PCB规划以及相关的散热片的操控。
现在来快速了解一下怎么进行不含散热片的简略PCB散热规划，图3暗示了模块及作为热阻抗的PCB。与从结到裸片焊盘的热阻抗比较，因为结与外封装顶部间的热阻抗相对较高，因此在榜首次估量从结到周围空气的热阻(θJT)时，咱们能够疏忽θJA散热途径。
散热规划的榜首步是确认要耗散的功率。运用数据表中发布的功率图(η)即可轻松计算出模块耗费的功率(PD)。
然后，咱们运用规划中的最高温度TAmbient和额定结温TJunction(125℃)这两个温度束缚来确认PCB上封装的模块所需的热阻。
最终，咱们运用PCB外表（顶层和底层上均具有未损坏的一盎司铜散热片和无数个散热孔）的对流热传递的最大简化的近似值来确认散热所需的板面积。
所需的PCB板面积近似值未考虑到散热孔所发挥的效果，这些散热孔将热量从顶部金属层（封装衔接至PCB）向底部金属层传递。底层用作第二外表层，对流能够从这儿将板上的热量传送出去。为了使板面积近似值有用，需运用至少8～10个散热孔。散热孔的热阻近似于下列方程式值。
此近似值适用于直径为12密尔、铜侧壁为0.5盎司的典型直通孔。在裸焊盘下方的整个区域内要尽或许多地规划一些散热孔，并使这些散热孔以1～1.5mm的距离构成阵列。
定论
SIMPLE SWITCHER电源模块为应对杂乱的电源规划，以及与直流/直流转换器相关的典型的PCB布局供给了代替计划。尽管布局难题已被消除，但仍需完结一些工程规划作业，以便运用杰出的旁路和散热规划来优化模块功能。
