在探討DC/DC轉(zhuǎn)換器的PCB板布局之前，需要了解實(shí)際的印刷電路板中存在寄生電容和寄生電感。它們的影響之大超出想象，即使電路沒錯，因布局而產(chǎn)生無法按預(yù)期工作的情況，往往是因?yàn)閷λ鼈兊目紤]不足。本次就“開關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴”來驗(yàn)證其主要原因。在設(shè)計實(shí)際的布線圖形時，對寄生成分等的處理無處不在。

本章中還就以下項目進(jìn)行說明，要理解各項目需要參考前后相關(guān)項目，因此下面列出包括計劃在內(nèi)的項目一覽。

降壓型轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

開關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴

輸入電容器和二極管的配置

散熱孔的配置

電感的配置

輸出電容器的配置

反饋路徑的布線

接地

銅箔的電阻和電感

噪聲對策：拐角布線、傳導(dǎo)噪聲、輻射噪聲

噪聲對策：緩沖電路、自舉電阻、柵極電阻

實(shí)際的電路模型和開關(guān)節(jié)點(diǎn)的振鈴

下圖表示同步整流型降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器電路的寄生電容和寄生電感。即藍(lán)色的C和L。在實(shí)際的電路中，存在印刷電路板的寄生電容和寄生電感，開關(guān)ON時及OFF時產(chǎn)生如示意圖所示的高頻振鈴。

印刷布線的電感值每1mm約1nH左右。也就是說，如果布線過長（多余布線），布線電感值將增高。此外，開關(guān)用MOSFET的上升（tr）及下降（ｔf）時間一般為數(shù)ns。因寄生成分而產(chǎn)生的電壓和電流可通過以下公式計算。

另外，10nH約10mm。看似很小的距離，但電流越大產(chǎn)生的電壓也越大。

此外，由公式可知，MOSFET的tr和tf越短，電流和電壓都越大。tr和tf越快速，過渡損耗越低，可提高效率，但更容易產(chǎn)生振鈴。

振鈴的頻段可按ｆ＝1/小時來計算。假設(shè)tr和tf為5ns，則周期可認(rèn)為是10ns，頻段為100MHz，一般的開關(guān)頻率多為500kHz～1MHz，因此產(chǎn)生其100～200倍的高頻。

接下來介紹因本電路模型的寄生成分產(chǎn)生怎樣的電流。首先是高邊MOSFET導(dǎo)通時的示意圖。寄生電容C2被充電，寄生電感L1～L5積蓄能量，當(dāng)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓等于VIN時，積蓄于L1～L5的能量與C2產(chǎn)生諧振，發(fā)生較大振鈴。

其次，高邊MOSFET關(guān)斷時，同樣寄生電容C2被充電，寄生電感L1～L5積蓄能量，當(dāng)開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓幾乎接近GND水平時，積蓄于L1～L5的能量此次與C1產(chǎn)生諧振，發(fā)生較大振鈴。寄生電感中積蓄的能量和諧振頻率可按右下公式進(jìn)行計算。

電感L4由CBYPASS的特性決定。另外，L3和L5受PCB板布局的影響很大。本電路是開關(guān)晶體管外置型的電路示例，使用開關(guān)晶體管內(nèi)置型IC時，L1、L2、C2取決于其IC，為固定值，與PCB板布局無關(guān)。

綜上所述，實(shí)際的印刷電路板中存在電路圖中沒有的成分，因此，比如開關(guān)節(jié)點(diǎn)中如果布局不當(dāng)，會隨著開關(guān)而產(chǎn)生較大振鈴，可能導(dǎo)致無法正常工作或噪聲較多等問題。現(xiàn)在應(yīng)該明白關(guān)于PCB板布局經(jīng)常提到的“布線要短”的原因了。后續(xù)將介紹具體的配置和布線方法。

審核編輯：湯梓紅