开关电源PCB设计还存在问题?一定要看这一文，电路实例讲解
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今天主要是关于：开关模式电源设计改进。
一、PCB耦合
通常工程师在 SMPS布局中都会密切关注2个耦合因素，如下图所示：
- 电压开关节点，具有高dv/dt
- 热电流环路，包含子系统中最高的di/dt
显示降压转换器di/dt和dv/dt位置的示意图
这里起作用的机制和风险是dv/dtdi/dt
二、PCB设计检查
这里检查LM22678 5A转换器的PCB布局，其Uin 为12V，Uout为5V。这是一个非同步降压转换器，使用B130L-13-F肖特基二极管用于其低侧开关元件。
12V 至 5V 异步 LM22678 降压转换器原理图
最大限度地减少电容和电感耦合并不是复杂，但是很容易被忽略，从而导致PCB出问题，进而导致产品被推迟。
下图中，可以看到非同步降压稳压器的TO-263封装的布局，其中标出了电压节点（红色轮廓）和热电流环路（黄色）。
采用低侧功率二极管的非同步降压稳压器设计
为了看得更清楚，PCB上的铜填充已经被隐藏，这个设计存在3个明显问题：
- 1、高 di/dt 环路远大于其需要的值
- 2、没有过孔连接 Cin 或 Cout的 GND 节点(被过孔覆盖)
- 3、交换节点可以更小
上面这个设计说明，电流环路没有得到很好的控制，并且由于平面之间缺乏通孔，电流没有明确定义的返回源路径。
三、对于EMC
改进后的布局如下图所示：
- 优化了电压节点，更小的热环路以及每个无源组件对第2层参考平面。
- 此外初级Cout电容也相对于原始设计旋转的了90°，降低了输轨道上的噪声风险。
改进的布局考虑了耦合机制
- 通过将低侧二极管串联移动到开关引脚和电感之间，可以更好地限制dv/dt 耦合效应产生的潜在串扰噪声。
- 此外，通过减小热环路几何形状，可以降低高di/dt磁场耦合的影响。
虽然说这些变化很小，但是不需要对额外PCB空间或其他子系统进行该改变。但是通过减少约50%的电流环路和优化节点，增强了系统合规性。
四、主要要点
- 了解开关模式电源中电流环路的流动位置
- 保持节点和环路几何形状较小，以减轻不必要的耦合效应
- 使 Cin远离或 Cout以帮助隔离电流环路感应场，并防止 dv/dt 串扰
- 将焊盘连接到过孔，而不仅仅是接地填充铜，以帮助限制返回电流
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