高速轉換器PCB設計相關規則

為了確保設計性能滿足數據手冊的技術規范，必須遵循一些準則。 首先，有一個常見的問題：“AGND和DGND接地層應該分開嗎？” 簡單的答案是：這取決于情況。詳細的答案是：通常不分開。 因為大多數情況下，分離地平面只會增加返回電流的電感，帶來的弊大于利。 從公式V=L(di/dt)可以看出，電壓噪聲會隨著電感的增大而增大。 隨著開關電流增加（因為轉換器的采樣率增加），電壓噪聲也會增加。 因此，接地層應連接在一起。

例如，在某些應用中，為了滿足傳統設計的要求，必須在某些區域放置臟總線電源或數字電路。 同時，由于尺寸限制，電路板無法很好地分割。 在這種情況下，分離接地層是實現良好性能的關鍵。 然而，為了使整體設計有效，這些接地層必須通過電路板上某處的橋或連接點連接在一起。 因此，連接點應均勻分布在獨立的接地平面上。 最后，PCB 上通常有一個連接點成為返回電流通過的最佳位置，而不會導致性能下降。 該連接點通常位于轉換器附近或下方。

在設計電源層時，應使用所有可用于這些層的銅線。 如果可能，不要讓這些層共享布線，因為額外的布線和過孔會將電源層分成更小的部分，從而快速損壞電源層。 由此產生的稀疏電源層可以將電流路徑壓縮到最需要的地方，即轉換器的電源引腳。 擠壓過孔和布線之間的電流會增加電阻，導致轉換器電源引腳上出現輕微的壓降。

最后，電源層的放置非常重要。 不要將高噪聲數字電源堆疊在模擬電源層上。 否則，盡管它們位于不同的層，但它們仍然可能是耦合的。 為了最大限度地降低系統性能下降的風險，這些類型的層應在設計中盡可能分開而不是堆疊在一起。與此同時，討論印刷電路板 (PCB) 的電力傳輸系統 (PDS) 設計的任務常常被忽視，但這對于系統級模擬和數字設計人員來說至關重要。

PDS（電力傳輸系統）的設計目標是最小化響應電源電流需求而產生的電壓紋波。 所有電路都需要電流。 有些電路需要大量電流，而另一些電路則需要以更快的速率提供電流。 使用完全去耦的低阻抗電源或接地層以及良好的 PCB 堆疊可以最大限度地減少電路電流需求產生的電壓紋波 。例如，如果設計開關電流為1A，PDS的阻抗為10mΩ，則最大電壓紋波為10mV。

首先，我們應該設計一個支持更大層電容器的PCB堆疊結構。 例如，六層堆疊可以包括頂部信號層、第一接地層、第一電源層、第二電源層、第二接地層和底部信號層。 規定堆疊結構中第一接地層和第一電源層彼此靠近，兩層之間的間距為2至3密耳，形成固有的層電容。 這種電容最大的優點就是免費，只需要在PCB制造筆記中注明即可。 如果必須劃分電源層，并且同一層上有多個 VDD 電源軌，則應使用最大的電源層。 不要留下漏洞，并注意敏感電路。 這將使 VDD 層的電容最大化。 如果設計允許附加層（在這種情況下，從六層到八層），則應在第一和第二電源層之間放置兩個附加接地層。 當磁芯間距也為2至3密耳時，疊層結構的固有電容將增加一倍。

對于理想的 PCB 堆棧，應在電源層的起始入口點和 DUT 周圍使用去耦電容器，這將確保 PDS 阻抗在整個頻率范圍內較低。 使用幾個0.001μF到100μF的電容有助于覆蓋這個范圍。 無需到處配置電容； 面對 DUT 對接的電容將打破所有制造規則。 如果需要采取如此嚴厲的措施，則表明電路中存在其他問題。

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