《LED開關電源之PCB規劃和布局布線》

 

目錄

 

1.0 LED開關電源VS普通開關電源

2.0 PCB基本概念

3.0 元器件選擇

4.0 標準遵循

5.0 PCB規劃及DC-DC轉換器布局布線

5.1 PCB規劃

5.1.1 確定電源架構

5.1.2 確定PCB材質、尺寸和層數

5.1.3 PCB電路布局和布線

6.0 最常用DC-DC轉換器布局要點

6.1 DC-DC環流

6.2 DC-DC布局要點

6.2.1 PCB布局要點

6.2.2 輸入電容器的布局

6.2.3 續流二極管的布局

6.2.4 熱焊盤

 

 

 

LED開關電源之PCB規劃和布局布線

 

 

1.0 LED開關電源VS普通開關電源

LED開關電源和普通開關電源的區別主要在于它們的輸出特性和應用場景。

LED開關電源具有較高的輸出電壓穩定性。由于LED光源對電壓的要求較為嚴格，因此，LED開關電源采用了先進的電壓穩定控制技術，可以在電網電壓波動或負載變化時保持相對穩定的輸出電壓。由于大多數電子設備對電壓的要求相對寬松，因此，普通開關電源不像LED開關電源那樣注重電壓的精準控制，其輸出電壓會有一定程度的波動。

LED開關電源采用高頻開關器件和高效變壓器，以最大程度地減少能量損耗來提高效率，使得它在節能環保方面表現出色。普能開關電源雖然也使用了高頻開關器件和變壓器，但由于其適用范圍較廣，設計上會權衡其它因素，如：成本和容量等，這使得它的能量轉換效率相對較低。

LED開關電源電路通常由開關電路和反饋電路組成，強調恒流、小體積、長壽命、低熱損和精準輸出控制，還注重防水、防腐、防靜電，并要求減少高頻污染。普通開關電源更廣泛地應用于各種電子設備，更側重于基本的電源功能轉換，強調輸出電壓的穩定性、實用性和適應性。

LED開關電源具有過壓保護、過流保護、過載保護、過熱保護、雷擊保護、浪涌保護、反接保護、短路保護、電磁保護等多重保護，功率因數（PF）可達0.99，相較普通開關電源使用更安全。

 

2.0 PCB基本概念

PCB是Printed Circuit Board的縮寫，中文名為印制電路板或印刷電路板。

它通過電子印刷技術在絕緣基材上印刷上銅箔或其他導體，形成所需的電路圖案，然后通過蝕刻或其他工藝完成電路的制作。

從結構上看，PCB主要由薄膜金屬材料制成的導線和非導體基板構成。這些導線按照預定的設計布局插入到非導體基板中，形成復雜的電路網絡。通過這種結構，PCB可以將電子元器件固定在一個機械載體上，并通過導線實現它們之間的電氣連接。

在功能方面，PCB不僅提供了電子元器件固定裝配的機械支撐，還實現了電子元器件之間的布線、電氣連接、信號傳輸、熱管理、元件保護和電絕緣。

機械支撐與固定：PCB為電子元器件提供了穩固的機械支撐和固定。元器件通過焊接或插入方式安裝在PCB上，確保了它們的準確定位和穩定性。

電氣連接：PCB上的金屬導線和接點網絡為電子元器件之間提供了電氣連接。這種連接實現了元器件之間的信號傳輸、功率分配和數據交換，是開關電源正常工作的基礎。

信號傳輸：PCB上的導線網絡作為信號傳輸的通道，使得電子元器件能夠相互通信。這些信號可以是模擬信號，如圖像，也可以是數字信號，如數據和控制信號。

熱管理：PCB的結構和材料設計有助于傳導和分散熱量，從而有效地管理電子元器件產生的熱量，防止過熱，提高系統的可靠性。

保護元器件：PCB還可以保護電子元器件免受機械損壞、灰塵、潮濕等外部環境的影響，確保元器件在惡劣環境中也能正常工作。

此外，PCB還能提供所需的電氣特性，確保開關電源的正常運行。其制造品質直接影響開關電源的穩定性和使用壽命，甚至影響與其緊密相關的LED產品的整體競爭力。

PCB線路是印制電路板上的導電圖形，它主要由線路與圖面、介電層、孔、防焊油墨、絲印和表面處理等部分組成。

線路與圖面是同時做出的，作為原件之間導通的工具，在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層。介電層用來保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材。孔包括導通孔和非導通孔，導通孔可使兩層次以上的線路彼此導通，非導通孔通常用來作為表面貼裝定位和組裝時固定螺絲用。防焊油墨用于隔絕非吃錫的銅面，避免線路間短路。絲印主要功能是在電路板上標注各零件的名稱、位置框，方便維修及辨識。表面處理是為了保護銅面不被氧化，提高焊錫性。

根據不同的應用需求，PCB可以分為單面板、雙面板和多層板。

 

3.0 元器件選擇

在PCB規劃和布局布線中，元器件的選擇是一個關鍵步驟，它直接影響到電路的性能、可靠性和成本。選擇合適的元器件需要綜合考慮多個因素，包括電路的功能和性能要求、元器件的規格和參數、封裝形式與尺寸、可靠性與壽命、供應商的可選范圍、交貨時間與庫存可用性、替代性與兼容性、成本因素等，只有全面考慮這些因素，才能選擇出最適合的元器件，確保產品的質量和性能達到預期目標。

3.1 性能需求

性能需求是選擇PCB元器件的首要依據。根據產品的功能要求，我們需要確定所需元器件的性能參數，如電阻值、電容值、電感值、工作電壓和電流等。同時，還需要考慮元器件的精度和穩定性，以滿足產品的整體性能要求。

3.2 元器件的規格和參數

元器件的各項參數通常可以在其數據手冊中找到。查閱數據手冊載有元器件件的性能和適用條件，同時，數據手冊還可提供元器件的模型和封裝尺寸等信息，能幫助我們在作PCB規劃和布局布線時準確地選用元器件。

3.3 封裝形式與尺寸

封裝形式和尺寸也是選擇PCB元器件時需要關注的重要方面。封裝形式決定了元器件在PCB上的安裝方式，而尺寸則影響PCB的布局和布線。在選擇元器件時，應確保所選元器件的封裝形式與PCB設計相匹配，同時考慮元器件尺寸對布線密度和散熱性能的影響。

3.4 可靠性與壽命

元器件的可靠性和壽命直接關系到產品的穩定性和使用壽命。在選擇元器件時，應考慮其工作環境、溫度范圍、抗震能力等因素，并優先選擇經過嚴格測試和認證、具有良好聲譽的供應商和品牌。

3.5 供應商的可選范圍

在選元器件時，還需考慮元器件的供應商。不同的供應商在元器件的質量、價格、交貨期等方面會有一定的差異。因此，為保證元器件的可采購性和成本控制，需要對各個供應商的元器件進行比較和評估。

3.6 成本因素

成本是選擇PCB元器件時不可忽視的因素。在滿足性能、可靠性和封裝要求的前提下，應盡量選擇價格合理的元器件，以降低產品成本。同時，也要注意避免為了追求低成本而犧牲產品的性能和可靠性。

3.7 交貨時間與庫存可用性

在選擇PCB元器件時，還需要考慮其交貨時間和庫存可用性。對于需要緊急生產的產品，應選擇交貨時間較短的元器件；對于庫存有限的元器件，應及時了解其供應情況，以避免因缺貨而影響產品性能的穩定性（不得不選用替代品）和生產進度。

3.8 替代性與兼容性

在選擇PCB元器件時，還應考慮其替代性和兼容性。隨著技術的不斷發展，一些元器件可能會被淘汰或更新換代。因此，在選擇元器件時，應盡量選擇具有廣泛替代性的產品，以便在需要時能夠方便地更換或升級。同時，還需要考慮元器件與其他組件的兼容性，以確保整個系統的穩定運行。

 

4.0 標準遵循

4.1 PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）線路規劃和布局布線所應遵循的標準通常包括以下幾個方面：

4.1.1 電氣性能標準，包括電氣安全、電氣性能參數等。這些標準通常由國際電工委員會（IEC）或其他相關組織制定。

4.1.2 尺寸標準，包括板厚、線寬、線間距、孔徑等尺寸參數的設計要求。這些標準通常由IPC（Association Connecting Electronics Industries）或其他行業組織發布。

4.1.3 焊接標準，包括焊盤設計、焊接墊設計、阻焊、噴錫等焊接工藝的設計要求。這些標準通常由IPC或其他相關組織發布。

4.1.4 材料標準，包括PCB板材料、覆銅厚度、阻焊油墨、印刷油墨等材料的選用和使用要求。這些標準通常由IPC或其他行業組織發布。

4.1.5 環境標準，包括PCB在不同環境條件下的使用要求，如耐高溫、耐濕熱、抗震動等性能要求。這些標準通常由相關行業組織或國際標準組織發布。

4.2 PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）產品質量檢驗標準

4.2.1 IPC-A-610：這是國際電子行業協會制定的PCBA檢驗標準，主要針對電子組裝產品的外觀、焊接、布局、尺寸和電氣連接等方面的要求進行檢驗。

4.2.2 IPC-A-600：這是IPC制定的PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）檢驗標準，主要涵蓋PCB的尺寸、外觀、焊盤、布局、線路通斷等方面的要求。

4.2.3 J-STD-001：這是電子工業聯合會（JEDEC）制定的電子組裝技術標準，主要針對電子組裝的焊接工藝進行檢驗。

4.2.4 ISO 9001：這是國際標準化組織（ISO）制定的質量管理體系標準，包括了PCBA制造過程中的檢驗控制要求，如材料采購、生產過程和出貨檢驗等。

4.2.5 UL認證：UL（Underwriters Laboratories）是一個獨立的安全科學機構，其認證標志表示產品已經通過了相關的安全測試和評估。

4.2.6 ROHS指令：ROHS（Restriction of Hazardous Substances）是歐盟制定的限制有害物質的指令，要求電子產品中的某些有害物質含量必須在特定限制范圍內。

 

5.0 PCB規劃及DC-DC轉換器布局布線

5.1 PCB規劃

5.1.1確定電源架構

開關電源主回路由輸入電路、變換器、控制電路和輸出電路四個板塊構成。它們可包括：輸入濾波、輸入整流、高頻開關、采樣、基準電源、比較放大、震蕩器、V/F轉換、基極驅動、輸出整流、輸出濾波等電路以及功率因數校正、過壓保護、過流保護、過載保護、過熱保護、雷擊保護、浪涌保護、反接保護、短路保護、電磁保護、同步整流、開關電源軟啟動、PWM（PFM）調制等輔助電路。

開關電源主回路中功率器件的連接方式，即，開關電源的拓撲結構有很多種，但它們都是由BUCK（降壓型）、BOOST（升壓型）和BUCK-BOOST（極性反轉型）三種形式轉換而來，例如：丘克式（CUK）（極性反轉電容傳輸式）、單端正激式、單端反激式、雙晶體管正激式、推挽式、半橋式、全橋式等。

實際應用中，可根椐功能需求對開關電源的主回路架構、主回路拓撲結構、電流環路和輔助電路等進行適宜性、合理性設定。

 

 

5.1.2 確定PCB材質、尺寸和層數

5.1.2.1 PCB材質

在PCB規劃過程中，板材的選擇和厚度確定是關鍵步驟。需要考慮的因素包括板材的應用環境、電氣性能、機械性能、熱性能、可靠性要求、加工工藝和生產成本等。通常，高頻電路需要選擇低損耗的板材，而承重較大的PCB則需要選擇具有優良機械性能的板材。此外，板材的厚度應根據電路的復雜性和層數進行合理選擇，以平衡強度、剛性和制造成本。

PCB板的熱性能主要指的是PCB板材在面對溫度變化時的各種物理和化學性能表現，包括但不限于玻璃化轉變溫度（Tg）、熱分解溫度（Td）、熱膨脹系數（CTE）、耐熱裂時間（T260&T288值）以及阻燃等級。

玻璃化轉變溫度（Tg）：指PCB基材在加熱過程中從玻璃態轉變為橡膠態的溫度。Tg值越高，表示基材的熱穩定性越好，適用于高溫環境下的應用。

熱分解溫度（Td）：指PCB基材在加熱過程中開始分解的溫度。Td值越高，表示基材的熱穩定性越好，能夠承受更高的溫度而不發生分解。

熱膨脹系數（CTE）：指PCB材料在溫度變化時線性膨脹或收縮的程度。CTE值意味著材料在溫度變化時的尺寸變化較小，有助于減少熱應力對PCB的影響。

耐熱裂時間（T260&T288值）：表示在特定強熱環境中，PCB板材能夠抵抗Z軸膨脹多久而不致裂開，是評估材料在高溫環境下耐久性的重要指標。

阻燃等級：指PCB材料在受到火焰或高溫時的燃燒性能，用于評估材料的阻燃性能。

這些熱性能參數共同決定了PCB板材在不同溫度環境下的表現，包括其機械強度、尺寸穩定性、耐久性以及安全性等方面。因此，選擇具有合適熱性能參數的板材非常重要。

5.1.2.2 PCB的尺寸（和形狀）

PCB的尺寸和形狀與多個因素有關，包括但不限于設計需求、元器件布局、機械約束、制造成本、可維護性、標準化和模塊化設計、熱設計考慮、制造過程、材料和組件、以及元器件放置順序。

設計需求：電路復雜度、信號完整性要求、電源分布需求等都會直接影響PCB板的尺寸。例如，一個復雜的電路系統可能需要更大的PCB板來容納更多的元器件和走線。

元器件布局：元器件的大小、間距、散熱要求以及與其他元器件的電氣連接都會對PCB板尺寸有直接影響。合理的布局可以在滿足電氣性能的同時，最小化PCB板的尺寸。

機械約束：PCB板在實際應用中需要滿足的物理尺寸和形狀限制。例如，如果PCB板需要安裝到某個特定尺寸的機箱或設備中，那么其尺寸就必須符合這些機械約束。

制造成本：PCB板的面積越大，制造成本越高。因此，在滿足設計要求的前提下，應盡量減小PCB板的尺寸以降低成本。

可維護性：較大的PCB板可能更容易進行元器件更換和電路調試，但也會增加維護的復雜性。因此，在確定尺寸時需要在可維護性和成本之間找到平衡。

標準化和模塊化設計：采用標準化和模塊化設計有助于減小PCB板的尺寸。通過設計可重復使用的模塊或子板，可以在不同的項目中共享設計成果，從而減小整體設計尺寸和降低成本。

熱設計考慮：對于高功率密度的PCB板，熱設計是至關重要的。在確定尺寸時，需要考慮散熱片、風扇等散熱設備的安裝空間。

制造過程：包括基材大小、生產設備、工藝流程等都會對PCB板尺寸產生限制。PCB板尺寸越大，其制造成本就越高，因此需要在設計階段進行優化以降低成本。

材料和組件：在設計過程中，需要考慮所用的材料以及元器件是否還在市場上流通。有些零件很難找到，既費時又昂貴。建議使用一些比較常用的部件進行更換。

元器件放置：PCB設計必須考慮元器件放置的順序。適當地組織部件位置可以減少所需的裝配步驟，提高效率并降低成本。

確定PCB板的尺寸和形狀是一個涉及多個因素的復雜過程，需要在設計階段綜合考慮這些因素以達到最佳的設計效果和成本效益。

5.1.2.3 PCB層數

PCB的層數與多個因素有關，包括但不限于以下幾點：

用途和所需信號類型：PCB的使用場景（簡單或復雜的開關電源）以及需要傳輸的信號類型（高頻、低頻、地面或電源信號）是決定層數的重要因素。對于需要處理多種信號的應用，可能需要多層PCB以提供不同的接地和隔離需求。

通孔類型：通孔的選擇，特別是如果使用掩埋過孔，可能需要更多的內部層來滿足多層需求，從而影響PCB的層數。

信號層的密度和數量：PCB的層數還基于信號層和引腳密度。引腳密度降低時，層數可能會增加。例如，引腳密度為1可能需要2個信號層，而引腳密度小于0.2時可能需要10層或更多。

所需平面數：電源和接地平面的數量有助于降低EMI（電磁干擾）并屏蔽信號層。因此，層數的選擇還取決于所需平面的數量。

制造工藝和成本：多層PCB比單層PCB更昂貴。制造成本在很大程度上取決于所選的層數。

電路復雜性：PCB層數也取決于開關電源電流環路的復雜程度，即，開關電源主回路中核心器件的出線和元器件布局的難易程度。

總而言之，PCB材質、尺寸和層數的選擇是一個綜合考慮多種因素的過程，包括電路的復雜程度、電子元器件的大小和數量、安裝空間的限制、制造成本和工藝條件以及應用場景的要求等。

5.1.3 PCB電路布局和布線

就開關電源而言，PCB布局與電路設計同樣重要。合理的布局可以避免電源電路引起的各種問題。不合理的布局可能導致輸出和開關信號疊加引起噪聲增加、調節性能惡化、穩定性欠佳等問題。

電路布局，即，在給定空間內，根椐選定的電源架構及其主回路拓撲結構、開關電源性能要求和PCB尺寸，對PCB上元器件的安裝以及供電輸入端和負載端進行布局。

 

通常，開關電源主要由以下四部分電路組成——

主電路。這是開關電源的心臟，負責承載并轉換能量。它包括輸入濾波器、整流與濾波電路、高頻開關器件、變壓器以及輸出整流與濾波電路等。

控制電路。控制電路通過從輸出端取樣并與設定值相比較來控制逆變器，進而改變脈寬或脈頻以確保輸出的穩定性。它還根據測試電路的數據，并通過保護電路的評估，采取相應的保護措施以保障電源的安全運行。

檢測電路。檢測電路持續監控輸出電壓和電流的穩定性，提供反饋信息給控制電路。如果電壓或電流超出預設范圍，就會觸發警報，促使控制電路調整工作狀態以糾正偏差。

輔助電源。輔助電源提供了控制電路和其他附屬電路所需的低功率電源，實現電源的軟件（遠程）啟動，為保護電路和控制電路（如PWM或PFM等芯片）工作供電。

以上四部分各司其職，相互配合，共同維護著電源的穩定與效率。在對電路的全部元器件進行PCB布局時，應遵循以下基本原則：

將輸入部分的元器件與輸出部分的元器件分開擺放（比如：輸入放左邊，輸出放右邊或輸入放上邊，輸出放下邊），以確保輸入和輸出信號不會相互干擾。

明確電源的輸入電壓范圍，確保電源能在該范圍內穩定工作。輸入端應設置過壓和過流保護電路，以防止電源因輸入異常而損壞。

輸出端應有過載保護和知短路保護電路。設有過載保護電路，以防止因負載過大而損壞電源；設有短路保護電路，以在發生短路時快速切斷輸出。

對于需要高隔離和絕緣的應用，輸出端應采取相應的隔離和絕緣措施。

根據電源架構及其主回路拓撲所規定的電流方向來安排各個功能電路單元的位置，同時考慮元器件間的電氣連接關系，避免回路長距離走線，從而優化傳輸效率、減少寄生參數而有助于抑制EMI的產生。

以每個功能單元的核心元（器）件為中心，圍繞它來進行布局，同時考慮電源與地線設計、散熱設計、電磁兼容、機械結構、維修便?性等因素。

高壓和低壓要分開，不能混在一起。比如：當項目中的母線電壓較高，而單片機部分的電壓較低時，如果這兩個電源不分開，就很容易出問題，從而導致單片機損壞。

功率部分和信號部分應分開擺放，避免混在一起。否則，功率部分容易對信號部分造成干擾，導致控制邏輯出現混亂。

走線時盡量避免銳角走線（45°角以下走線），以減少電流在急轉彎處發生方向突變引起的振蕩。有鑒于過孔會增加線路的阻抗和寄生參數的事實，布線時，盡量避免使用過多的過孔。

電流流動盡可能順暢，這不僅有助于減少振蕩，還能提高線路的美觀度和可靠性。信號線的線徑應盡量保持一致，能確保信號傳輸的一致性和穩定性。

處理高開關電流的走線要短、直且粗，要特別注意回路的周長和走線的長度和寬度。保持環路周長較小可以消除環路作為低頻噪聲天線工作的可能性。從電路效率的角度來看，更寬的走線還可以為電源開關和整流器提供額外的散熱。

盡量避免交叉走線，以減少電磁干擾。對于高頻電路，需特別注意采用阻抗匹配的走線設計，以保證信號的穩定傳輸。強電流線與弱電流線分開走線、輸入與輸出隔離，以確保電路的正常工作和延長使用壽命。

對于高頻電路，由于其高速的信號傳輸特性，布線時，應當優先采用短而直的線路，避免過多的彎曲和轉折，以減少信號的反射和損失。合理設定布線間距，盡量減少層間交替以提高信號的傳輸效率。

在高頻電路中，合理的電源線和地線布局，不僅可以提供穩定的電源供應，還能有效減少電路中的噪聲干擾。對于高頻信號線，應當采用屏蔽線或差分線等方式進行保護，以減少外部干擾對信號的影響。

高頻部分的關鍵元器件、電路中的核心元器件、易受干擾的元器件、帶高壓的元器件、發熱量大的元器件、以及一些異性元器件，它們的安放位置需要仔細分析，對它們的布局需要符合電路功能和性能的要求。

正確定義接地（輸入大電流源地、輸入大電流電流回路接地、輸出大電流整

流地、輸出大電流負載地、低電平控制地）、在布局中放置短路徑以及安排電隔離部分來保持較低的EMI來避免噪聲耦合。

開關電源控制器精確調節輸出電壓的能力取決于低電平控制地的連接。

當使用集成電路、輸入電容、輸出電容和輸出二極管時，須確保組件連接到接地層。接地連接到控制 IC 及其相關電路測量交流電流、直流電流、輸出電壓和其他主要參數的點。為防止控制電路檢測共模噪聲，低電平接地應連接到電流檢測電阻器或輸出分壓器的下側。

為了減少線間串擾，應保證線間距足夠大（當線中心間距不少于3倍線寬時，可以保持70%的電場不互相干擾，使用10倍線寬的間距時可以達到98%的電場不互相干擾）。

由于電源層與地層之間的電場是變化的，會向外輻射電磁干擾，稱為邊沿效應。解決的辦法是將電源層內縮，只在接地層的范圍內傳導。以一個H為單位（H：電源和地之間的介質厚度)。若內縮20H則可以將70%的電場限制在接地層邊沿內，內縮100H則可以將98%的電場限制在內。

當PCB上的時鐘頻率到5MHz或脈沖上升時間小于5ns時，PCB必須采用多層板。采用雙層板結構時，最好將PCB的一面作為一個完整的地平面層。

信號線與其回路構成的環面積要盡可能小，環面積越小，對外的輻射越少，接收外界的干擾也越小。在地平面分割時要考慮到地平面與重要信號走線的分布，防止由地平面開槽等帶來的問題。

相鄰平面走線方向成正交結構。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間竄擾。當由于PCB結構限制難以避免出現該情況時，特別是信號速率較高時，應考慮用地平面隔離各布線層，用地信號線隔離各信號線。

同一網絡的布線寬度應保持一致，線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻，當傳輸的速度較高時會產生反射，在設計中應該盡量避免這種情況。

設計時應該盡量讓布線長度盡可能短，以減少由于走線過長帶來的干擾問題，特別是一些重要信號線，如時鐘線，務必將其振蕩器放在離器件很近的地方。

 

6.0 最常用DC-DC轉換器布局要點

6.1 DC-DC環流

 

圖1：開關元件Q1導通時的電流路徑

 

圖1的紅色線表示開關元件Q1導通時流過的主要電流和路徑以及方向。Cbypass是高頻用去耦電容器，CIN是大容量電容器。開關元件Q1導通的瞬間，流過急劇的電流，其大部分由Cbypass提供，其次由CIN提供，緩慢變化的電流則由輸入電容提供。

圖2：開關元件Q1關斷時的電流路徑

 

圖2的紅色線表示開關元件Q1關斷時的電流路徑。續流二極管D1導通，電感器L中蓄積的能量會釋放到輸出側。因為降壓轉換器的輸出拓撲結構中串聯了電感，所以輸出電容器的電流雖然上下波動，但比較平滑。

圖3：電流差分、布局方面的重要路徑

 

圖3的紅色線表示圖1和圖2的差分。開關元件Q1從關斷到開通，從開通到關斷切換時，紅色線部分的電流都會急劇變化。由于這個變化很快，所以會出現含有較多高次諧波的波形。該差分系統在PCB布局時是重要之處，需要給予最大限度的重視。

6.2 PCB布局要點

6.2.1布局要點

將輸入電容器，續流二極管和IC芯片放置在PCB的同一個面上，并盡可能靠近IC芯片放置。

為改善散熱條件,可以考慮加入散熱過孔陣列。

電感可使來自開關節點的輻射噪聲最小化，重要程度僅次于輸入電容，需要放置在IC的附近處，電感布線的銅箔面積不要過大。

輸出電容器盡量靠近電感器放置。

反饋路徑的布線盡量遠離電感器、續流二極管等噪音源。

6.2.2 輸入電容器的布局

設計布局時，首先應放置最重要的部件：輸入電容器和續流二極管。在設計電流較小的電源（Iout≤1A）時，需要的輸入電容也比較小，有時一個陶瓷電容器可以同時作為CIN和Cbypass來使用。這是因為陶瓷電容器的電容值越小，頻率特性越好。但是，由于不同陶瓷電容器的頻率特性不同，使用前確認好實際使用產品的頻率特性。

圖4：陶瓷電容的頻率特性

 

CIN:1µF 50V X5R 10µF 50V X5R

CBY:0.1µF 50V X7R 0.47µF 50V X7R

 

如圖4所示，當使用大容量電容器作為CIN時，一般而言其頻率特性并不好，所以通常需要與CIN并聯配置一顆頻率特性優異的高頻去耦電容器Cbypass，Cbypass通常使用表面貼裝型的疊層陶瓷電容器（MLCC），一般選擇X5R或X7R型，容值為0.1μF～0.47μF的電容。

 

圖5：理想的輸入電容器的布局

 

如果Cbypass、IC的VIN引腳與GND引腳的距離較遠，受布線寄生感抗的影響會產生電壓噪聲/振鈴，所以盡量縮短二者之間的布線距離。降壓轉換器的應用中，即使將Cbypass放置在離IC最近的位置，CIN的地上也存在著數百MHz的高頻。因此建議CIN的接地和輸出電容器Cout的接地要距離1cm～2cm進行布局。

 

圖6：CBYPASS放在與IC相同面的最近處時

 

CIN放置在距離2cm處也不會有太大的問題。

 

圖7：將CIN放在IC的背面紋波電壓可能會增大

 

圖8：不理想的輸入電容布局受過孔和電感的影響噪聲會增加

 

6.2.3續流二極管的布局

二極管D1要放置在與IC同一層且最靠近IC引腳的位置，圖9是Cbypass、CIN及二極管D1的理想布局。如果IC引腳到二極管的距離過長，由布線的寄生電感引起的噪音毛刺會疊加到輸出上。續流二極管要使用最短且較寬的布線，直接連接到IC的開關引腳和GND引腳。如果借助過孔和底層連接，受過孔寄生電感的影響，毛刺噪聲將增加，因此續流二極管的布線絕對不能借助過孔。

 

圖9：理想的續流二極管布局

 

圖10還展示了其他不合理的布局，續流二極管與IC的開關引腳及GND引腳距離較遠，這會導致布線上的寄生電感增加從而導致噪音毛刺變大。為了改善布局不當產生的毛刺噪聲，有時可能會追加RC緩沖電路作為應急處理。

 

圖10：不理想的續流二極管布局

 

如圖11所示緩沖電路需要放置在IC的開關引腳和GND引腳的近處。即使放置在二極管的兩端，也不能吸收由于布線的寄生電感產生的毛刺噪聲（圖12）。

 

圖11：理想的緩沖電路布局

 

圖12：不理想的緩沖電路布局

 

6.2.4熱焊盤

PCB的銅箔雖然有助于散熱，但因為厚度不夠，超過一定面積就無法得到與面積相當的散熱效果。利用基板散熱是通過基板的板材實現的，使用散熱過孔，能夠有效地將熱傳遞到基板的另一面并大幅降低熱阻。