【MOS驱动】PCB布线技巧图文详细-KIA MOS管

开关电源在布线上最大的特点是拓扑引起的高频（高压）强电流与控制级的弱电信号交织在一起，首先要保证强电流的存在不干扰电源内部的控制信号，其次要尽量减少对外部的干扰（EMC）。一句话：要运行最稳定、波形最漂亮、电磁兼容性最好。

关键词一：电流

一个典型的开关电源强电流分布（图一）：

特点：

1、每种拓扑的输入输出电流 Ii 和 Io 幅度较大（与控制信号相比），但以直流为主。

2、每种拓扑的拓扑电流 It 幅度也较大，但一般没有尖峰毛刺，是拓扑产生的典型波形。

3、每种硬开关拓扑都有一个高频脉冲电流 Ip 回路，其幅度最大，且有可观的尖峰毛刺，其中毛刺部分幅度大，频率高，因而含有较高的能量。它一般是由续流或者吸收（钳位）二极管反向恢复引起的冲击电流回路，是最容易引起干扰的元凶。

4、  以上四种电流对应流经一段地线，并可能在对应的地线段上产生干扰电位差。

电流分类是开关电源布线的主要线索，请大家记住这个图。

关键词二：电容

从图中可以看出，It 和 Ip 电流完全（不是部分）地流经了各自对应的一个电容 Ci 和 Co。一般人很少去关注电容上流过的电流，而实际上这正是开关电源布局的关键之一。干扰都是通过电容被旁路的，整个电路最强劲电流都在电容上，电容很重要！

按照反应速度分，最快的器件是电容、二极管等器件，最慢的器件是电感等器件。

要领一：高频脉冲电流 Ip 回路最小化（第一个圈）

首先找到电路的高频脉冲电流 Ip 回路（每个拓扑都有的），它一般都是由包括开关管在内的快速器件组成的环路，在布局上让它最小化（连线最短、面积最小，因而干扰最小）。

这个是整个开关电源布局的第一步，而不是先去张罗输入输出在哪？IC放哪？

这样连接后，ND两个地会合并在一起，形成一个点，这个点就是整个电路的接地中心。

要领二：拓扑电流 It 回路最小化 （第二个圈）

找到电路的拓扑电流 It 回路（每个拓扑都有的），它一般都是包含了一个电感（或者变压器原边）的拓扑主回路的一部分，让它最小化。

注意：

1、It 回路与 Ip 回路有部分重叠（才能构成拓扑），因此 It 回路（应该）是在 Ip 回路（已经布置好的）基础上的延伸。

2、有时候这两个回路的布局有冲突，一般应以 Ip 回路为主。

3、对于隔离拓扑，It 回路被变压器分隔成原边和付边两部分，应分开最小化布置。

4、 如果 It 回路有个接地点，那么这个接地点应与上述接地中心重合，不能布置到一个点时，也要尽量缩短距离，同时留心这段地线上的 It 电流可能的影响。

5、条件受限时，上述2个回路的（输入输出）电容可能不能共地，必要时可以电气并联的方式就近增加一个（或两个可以共地的）高频电容达成共地。

画好这两个圈，这个PCB板布局的大致方位基本上确定了。现在再考虑控制在哪？输入输出在哪？

需要特别指出的是：

1、这种布局是针对硬开关的，但是对软开关拓扑仍然有效，总不希望自己的软开关谐振波形上再意外出现一个小波吧？

2、这种布局是针对硬开关的，它就是要让电路看上去更加符合理论波形，拿掉毛刺、拿掉尖峰。另一层意思是：它会更硬一些（可能对EMC某些频段不利）。

3、从EMC角度，这种布局就是总体最优化结构，整体上最容易过辐射和传导测试。具体到某个板能不能过？按这样布局后的整改工作量和成本也是最小。

关键词二：接地中心

根据以上布局，图一地线上 G、N、D 三个点已经最大程度的合并成一个点了，这就是拓扑接地中心 GND。

它的意义也很明确：这个点以外的地线上应该已经没有大的脉冲电流了，地线基本上就安静了，板总体上也安静了。因此，主电路的其他部分：桥在哪？输入输出端子在哪？怎么走线都问题不大了。

关键词三：特殊工况

但仍然有意外情况：

1、如果图一的输入差模滤波电感 Li 没有或不足，其地线的输入 A-GND 段仍然可能有较大的脉动电流。这是由于电源的输入阻抗太低，以至于单独一个 Ci 还不足以旁路掉所有高频的缘故。

2、输出突然短路、或者输入在交流的高电压角突然开机，电容 Co 和 Ci 呈短路运行工况，可能在地线的 GND-E 或者 A-GND 段上产生非常强大的电流和高达足以烧坏芯片的电压差(可能十几伏或更高)。有不少人开机或者短路就烧芯片（其他不烧），多半是这里没处理好。

拓扑的布局处理完了，现在是控制部分。根据以上布局，已经知道了接地中心，同时也能够看出来开关的驱动脚在哪个方向，就可以就近布置驱动和控制电路了。  

开关电源的所有操控，最终都由对开关管的精确驱动来体现，因此驱动环路要优先布置。目的只有一个：保持驱动波形的正确和纯粹。

要领三：驱动电流 Ig 回路最小化（第三个圈）

需要注意的是：

1、这个电流环路应包含驱动电路的 Vcc 滤波电容 Cg 通道在内，因为驱动电流本质上就是该滤波电容 Cg 的输出电流。这个电流（脉冲成分）是很大的，一般是安培级，至少是亚安培级，几乎与拓扑电流相当。

2、这个滤波电容 Cg 必须贴近驱动 IC 的供电端子布置，这是因为驱动 IC 内部的电路和信号可能非常复杂和敏感，完全要仰仗这个电容来撑住。——这一布线原则对任何一个芯片（电路）都适用，即：每个 IC 的 Vcc 滤波电容无一例外的都必须就近钉在该芯片的 Vcc 和 Gnd 引脚上，没得商量。

3、这样布置下来后，一般会形成 Rg 连线和 GND-gnd 两条连线，两条连线在环路电流 Ig 上是等效的。这意味着改变其中任意一条连线上的电流波形，都将改变驱动电流波形，使其不再纯粹。这还意味着 GND-gnd 可能会拉开距离，这就形成了第二个接地中心 gnd。

关键词四：一点接地

gnd 即驱动电路的滤波电容 Cg 的接地端，它可能与拓扑接地中心 GND 拉开距离。如图所示，所有弱电单元的地线应在此一点接地，再连接到 GND。为什么要这样接？

原因是：

1、首先，其中辅助电源的电流 Iv 是最大的（也可能是安培级），而且跟 Ig 刚好反向（它是 Cg 的输入电流），如果其接地点不连接到 gnd，比如接到 GND，势必会在 GND-gnd 连线上形成 Iv 电流回路，使 Ig 叠加上 Iv，导致驱动电流波形畸变，即：驱动被供电干扰。 基于这个原因，驱动电路的滤波电容 Cg 的 VCC 端的输入输出连接也需要分开走线。

2、其他电路单元的电流一般很弱，如果连接到其他地方，则会使 GND-gnd 连线上较强劲的 Ig 脉冲电流叠加到自己的地线上，即：控制被驱动干扰。

3、同理，其他各个电路的地线，无论多么绕，均应分别走线到 gnd 一点接地，否则，除了可能因上述 Ii、Io、Ip、It、Ig、Iv 等强电流窜进自己的地线形成干扰外，还可能通过共用地线相互干扰。

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