BUCK降压电路PCB布局布线

最新推荐文章于 2025-09-21 12:19:05 发布
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#单片机 #嵌入式硬件 #硬件工程 #stm32 #arm

本文详细阐述了Buck转换器设计中的关键布局布线策略，包括高频电流环路的优化、输入输出环路的处理、反馈环路的精简、地平面的布局以及电容的选择。强调了电容位置、地线连接、信号路径的重要性，并提供了降低噪声和提高效率的建议。

一、正确找出BUCK的高频电流环路

尽可能让高di/dt的路径小。在buck中为开关管、二极管、与输入电容

二、输入环路（重要）

先经过Cin再到芯片输入脚

三、输出环路（重要）

SW覆盖面积要小

四、反馈环路（重要）

与FB相连的两个电阻越靠近FB越好，FB覆盖面积越小越好。走线细而短。
要在电容后面取采样点。Cout的GND纯净反馈GND最好接到Cout的地

五、地（重要）

小信号地连一起（FB分压电阻、COMP、SS）然后再与PGND单点相连，或者通过过孔连到背面，背面走线越少越好，最好全部覆铜到GND。输入输出GND要打大量过孔

六、电容

电容的耐压尽可能高一些，容量稍微大一些
输入小电容靠近芯片，输出小电容远离芯片

Buck DC-DC 的PCB layout
luohuo9844的博客
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Buck DC-DC 的PCB layout1、C~IN~、 C~BYPASS~、 D1的放置2、电感的放置3、输出电容的放置4、反馈网络布线5、总结如果大家还有什么想法，评论区见：）欢迎转载，转载注明出处！ 在我刚开始学习画PCB的时候，对于电源这一部分的布局不是很在意，只要输出电压正确，走线载流够就可以了，当时布局布线都是以尽量紧凑为原则。后来在PLL和PA的测试过程中，发现电源网络的噪声会直接影响输出信号的相位噪声（PN）和输出频谱的杂散值。一个好的电源网络设计甚至可以将杂散值降低十几个dB。 当然，
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人生真正的货币不是金钱，不是时间，而是你的注意力！”​​ ——纳瓦尔（《纳瓦尔宝典》）
07-25 1814
本文从Buck电路原理和PCB布局两方面阐述了降压转换器的设计要点。Buck电路通过开关管和电感的协同工作实现降压，核心在于伏秒平衡定理和电感储能/释能过程。实际设计中需注意高频去耦电容配置、续流二极管选型和电感参数选择。PCB布局方面，着重强调了输入电容、续流二极管和电感的合理摆放，以及反馈走线的抗噪处理，特别指出关键元件应就近IC放置，注意地线隔离和走线优化。良好的布局能有效降低噪声和EMI，提升转换效率。
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显然，最理想的layout就直接将输入滤波电容跨接到芯片的IN脚和GND管脚，且这个是优先处理的。我们要让这两个环路的面积越小越好，因为每一个电流环都可以看成是一个环路天线，会产生辐射，会引起EMI问题，也会干扰板上其它的电路，而辐射的大小与环路面积呈正比。开关导通时环路由于Vin抽取电流是断续的，所以辐射最大，而开关导通断开时环路电流是连续的，所以辐射较小。所以应该让红圈减去蓝圈的部分，面积搞到最小。以BUCK为例，BUCK电路存在两个状态，上管导通和下管（或者是二极管）导通，因此存在两个大的电流环路。
BUCK电路布线规则、EMI分析
Super的博客
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本系列文章为博主在学习工作过程中的心得记录，欢迎评论区交流讨论。
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### Buck降压电路PCB设计指南 #### PCB布局的重要性 为了实现高效的Buck降压转换器性能，合理的PCB布局至关重要。良好的布局可以降低电磁干扰(EMI)，提高系统的稳定性和效率，并减少寄生参数的影响[^1]。 #### 关键注意事项 1. **电源分配网络** 设计过程中应特别关注电源路径的设计。确保电源输入端的走线宽大且短直，以减小阻抗并降低电压纹波。对于高频开关信号，窄而长的导体会增加电感效应，从而引发不必要的振荡和噪声问题[^1]。 2. **接地策略** 接地平面应当连续且大面积覆盖，以便提供低阻抗的地回路。避免分割地平面对于防止不同部分之间的串扰非常重要。此外，在高功率应用中，建议采用星型接地点来隔离数字与模拟区域。 3. **元件选择与放置** 所有关键组件如电感、MOSFETs以及反馈电阻都需要精心挑选并合理布置。特别是反馈网络中的FB电阻链(RFB1, RFB2)，它们应该紧邻IC放置，缩短连线长度可有效抑制外部噪音侵入[^2]。 4. **去耦电容配置** 输入端需配备充足的陶瓷去耦电容器靠近VIN引脚安装，这有助于快速响应瞬态变化并维持稳定的直流工作点。同样地，输出侧也推荐设置一定容量的滤波电容以改善动态特性表现。 5. **热管理考量** 如果涉及到较高功耗的应用场景，则必须重视散热措施。可以通过增大铜箔面积或者加设散热片等方式提升整体温控能力；同时也要留意各发热器件间的相对位置关系以防局部过热现象发生[^1]。 6. **辐射控制技术** 减少射频发射的有效方法之一就是优化环路面积——即让电流切换的主要闭合路径尽可能紧凑集中起来。例如，将储能电感L及其关联的大电流节点安排得越近越好，这样能够显著削减差模EMI水平[^1]。 7. **布线技巧总结** - 高速开关节点(SW)务必远离敏感线路； - 数据传输总线保持适当距离以免受到强磁场影响； - 对于那些容易遭受外界干扰侵害的小信号通道，则采取屏蔽手段加以保护[^2]。 ```python # 示例Python代码展示如何计算简单RC时间常数 def calculate_rc_time_constant(resistance, capacitance): return resistance * capacitance resistor_value = 10e3 # Ohms capacitor_value = 1e-9 # Farads time_const = calculate_rc_time_constant(resistor_value, capacitor_value) print(f"The RC time constant is {time_const:.2f} seconds.") ```
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