如何通過最小化熱回路來優(yōu)化開關(guān)電源布局?
當(dāng)然可以，最小化熱回路PCB ESR和ESL是優(yōu)化效率的重要方法。
對于功率轉(zhuǎn)換器，寄生參數(shù)最小的熱回路PCB布局能夠改善能效比，降低電壓振鈴，并減少電磁干擾(EMI)。本文討論如何通過最小化PCB的等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)來優(yōu)化熱回路布局設(shè)計(jì)。本文研究并比較了影響因素，包括解耦電容位置、功率FET尺寸和位置以及過孔布置。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了分析結(jié)果，并總結(jié)了最小化PCB ESR和ESL的有效方法。
開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器的熱回路是指由高頻(HF)電容和相鄰功率FET形成的臨界高頻交流電流回路。它是功率級PCB布局的最關(guān)鍵部分，因?yàn)樗遜v/dt和di/dt噪聲成分。設(shè)計(jì)不佳的熱回路布局會產(chǎn)生較大的PCB寄生參數(shù)，包括ESL、ESR和等效并聯(lián)電容(EPC)，這些參數(shù)對功率轉(zhuǎn)換器的效率、開關(guān)性能和EMI性能有重大影響。
圖2.垂直熱回路1：(a)俯視圖和(b)側(cè)視圖
圖3.垂直熱回路2：(a)俯視圖和(b)側(cè)視圖
圖4.水平熱回路：(a)俯視圖和(b)側(cè)視圖
表1.使用FastHenry提取的不同熱回路的PCB ESR和ESL
圖5.演示板測試結(jié)果：(a)效率，(b)水平回路與垂直回路1之間的損耗差異，(c)15A輸出時(shí)M1導(dǎo)通期間的VIN紋波
表2.對于不同器件形狀和位置，使用FastHenry提取的熱回路PCB ESR和ESL
圖6.熱回路PCB模型：(a)5mm×6mm MOSFET，直線布置；(b)5mm×6mm MOSFET，以90°形狀布置；(c)5mm×6mm MOSFET，以180°形狀布置；(d)兩個(gè)并聯(lián)的3.3mm×3.3mm MOSFET，以90°形狀布置；(e)兩個(gè)并聯(lián)的3.3mm×3.3mm MOSFET，以90°形狀布置，帶有接地層；(f)對稱的3.3mm×3.3mm MOSFET，位于頂層和底層，以90°形狀布置。
圖7.(a) LT8390/DC2825A熱回路，MOSFET以直線布置；(b) LT8392/DC2626A熱回路，MOSFET以90°形狀布置；(c) M1導(dǎo)通時(shí)的VIN紋波波形。
熱回路中的過孔布局對回路ESR和ESL也有重要影響。圖8對使用兩層PCB結(jié)構(gòu)和直線布置功率FET的熱回路進(jìn)行了建模。FET放置在頂層，第二層是接地層。CINGND焊盤和M2源極焊盤之間的寄生阻抗Z2是熱回路的一部分，作為示例進(jìn)行研究。Z2是從FastHenry提取的。表3總結(jié)并比較了不同過孔布置的仿真ESR2和ESL2。
原文標(biāo)題：如何通過最小化熱回路來優(yōu)化開關(guān)電源布局?
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