关于DCDC转换器电路中接地布线的布局

关于DCDC转换器电路中接地布线的布局,第1张

模拟小信号地和功率地

“接地”作为电位是等电位,但在模拟信号和数字信号混合存在的电路(近年来大多数是这种情况)中,多采用单独设置模拟地和数字地,使数字信号引起的噪声不传递给微小的模拟信号的手法。在开关电源电路(不仅限于DC/DC转换器)中思路也是一样的,例如,线路的电压值直接关系到输出精度的反馈路径,需要注意将开关节点产生的噪声影响控制在最低限度。

称呼(叫法)有好几种,在这里,将像反馈路径这样的不喜欢噪声的线路相关的接地称为“模拟小信号地(AGND)”,将切换开关节点等大电流的线路相关的接地称为“功率地(PGND)”。

最重要的关键点是:AGND和PGND必须是分离的。虽然电位相同,最终也是要连接的,但这种做法是出于将“大电流通过开关返回的GND”和“控制信号的GND”分开来防止干扰的考量。

接下来,原则上PGND需要在顶层挨在一起布局配置(Figure 8的左图)。但是,由于部件的配置等原因,有时会出现无论如何也无法挨在一起进行设计的情况。在这种情况下,如果分隔PGND而通过过孔利用背面和内层进行连接(Figure 8的右图),受过孔的电阻电感的影响,可能会出现损耗增加和噪声恶化问题,因此,请利用实机进行充分验证。

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AGND和PGND需要分离。

布局的基本原则是将PGND配置在顶层并且不分隔PGND。

如果使PGND分隔通过过孔在背面进行连接的话,受过孔的电阻和电感的影响,损耗会增加,噪声会恶化。

接地层

接地层是指占用一定面积的GND布线,首先需要了解在背面和内层设置接地层的基本目的是旨在减少DC损耗、屏蔽及散热,而作为GND只是辅助作用。

在多层电路板的内层或背面设置接地层时,需要注意与高频开关噪声较多的输入端和二极管PGND之间的连接。如Figure 9所示,在第3层有公共地、在第4层有信号地的情况下,它们与PGND的连接要在高频开关噪声较少的输出电容器附近的PGND进行。不可连接噪声较多的输入端和二极管附近的PGND。

在第2层有用来减少DC损耗的PGND层时,需要将顶层的PGND和第2层用多个过孔连接,以减小PGND的阻抗

关于DCDC转换器电路中接地布线的布局,关于DC/DC转换器电路中接地布线的布局,第3张

多层电路板在内层或背面配置接地层时,需要注意与高频开关噪声较多的输入端和二极管PGND之间的连接。

顶层PGND与内层PGND的连接,要通过多个过孔连接,以降低阻抗,减少DC损耗。

公共地或信号地与PGND的连接要在高频开关噪声较少的输出电容器附近的PGND进行,不可在噪声较多的输入端或二极管附近的PGN连接。

顺便提一下,大家都知道,很多DC/DC转换器IC具备AGND(SGND)和PGND两个GND引脚。这是因为在IC内部信号系统和开关(功率)系统也是分离的(因着完全相同的原因)。另外同样,由于需要相同的电位,所以最终需要连接。重要的是,IC的AGND和PGND要以1点进行连接。最佳连接点请参考技术规格书的布局信息等。

关键要点:

・AGND和PGND需要分离,原则上PGND不要分隔且配置在顶层。

・如果使PGND分隔而通过过孔在背面连接,则受过孔电阻和电感的影响,损耗和噪声将会增加。

・公共地、信号地和PGND的连接,要在开关噪声较少的输出电容器附近的PGND进行。

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