開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器或功率變換器電路的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)是關(guān)鍵的傳導(dǎo)路徑，在進(jìn)行PCB布局時(shí)需要特別注意。 該電路節(jié)點(diǎn)將一個(gè)或多個(gè)功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)（例如MOSFET或二極管）連接到磁能存儲(chǔ)設(shè)備（例如電感或變壓器繞組），其開(kāi)關(guān)信號(hào)包含了快速切換的dV/dt電壓和dI/dt電流，它們很容易耦合到周?chē)碾娐飞喜a(chǎn)生噪聲問(wèn)題，可能導(dǎo)致PCB和系統(tǒng)無(wú)法滿足嚴(yán)格的電磁兼容性（EMC）要求。

本文將介紹最基本的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形，助您了解如何在PCB路由時(shí)確定適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)（SW）節(jié)點(diǎn)走線尺寸，并了解開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)中電場(chǎng)（E場(chǎng)）和磁場(chǎng)（H場(chǎng)）產(chǎn)生的近場(chǎng)耦合效應(yīng)。

開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)波形

在開(kāi)始這部分關(guān)鍵走線的PCB設(shè)計(jì)之前，首先要了解開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上的電流和電壓波形。尤其需要在布局之前先查看和了解開(kāi)關(guān)電壓、時(shí)變電流和開(kāi)關(guān)頻率的波形。

我們以MPS的降壓（buck）變換器MPQ4430為例進(jìn)行說(shuō)明（見(jiàn)圖1）。降壓變換器MPQ4430集成了上管和下管FET，能夠提供高達(dá)3.5A的負(fù)載電流。

在這個(gè)示例中，我們利用MPS的DC/DC在線設(shè)計(jì)師工具將MPQ4430穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)為從12V降壓至3.3V，同時(shí)提供3A的最大負(fù)載電流。圖1中的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)以紅色標(biāo)記為VSW。請(qǐng)注意，本文中的“VSW”和“the SW 節(jié)點(diǎn)”都表示開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)，可互換使用。

圖2中顯示了在其開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)上測(cè)得的開(kāi)關(guān)電壓波形和電感電流波形。電壓波形以500kHz的頻率在12V和略低于0V的電壓之間切換，但上升/下降時(shí)間則在極低的納秒范圍以內(nèi)。如此大的dV/dt產(chǎn)生了噪聲頻譜高達(dá)數(shù)十至數(shù)百兆赫茲的強(qiáng)電場(chǎng)（E場(chǎng)）。

由于降壓變換器在連續(xù)導(dǎo)通模式下工作，因此電感電流始終為正，并且永不會(huì)達(dá)到0A。電流在降壓變換器導(dǎo)通期間上升至約3.4A，在關(guān)斷周期中降至約2.6A。平均3A的電流提供給負(fù)載。 電感阻止了電流的快速變化，因此電流波形不會(huì)像開(kāi)關(guān)電壓那樣具有陡峭的過(guò)渡邊沿。盡管dI / dt不太大，但在500kHz的開(kāi)關(guān)頻率下仍存在紋波電流，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)時(shí)變磁場(chǎng)（H場(chǎng)）。對(duì)附近對(duì)該頻率范圍敏感的電路來(lái)說(shuō)，該磁場(chǎng)可能造成潛在問(wèn)題。

盡量縮短開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)走線長(zhǎng)度

開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)走線需要在短距離內(nèi)承載相對(duì)較大的時(shí)變電流。電感應(yīng)該放置在非?？拷€(wěn)壓器SW引腳的位置。接線越短，來(lái)自高dV / dt波形的高頻電場(chǎng)和來(lái)自電感紋波電流的低頻磁場(chǎng)耦合就越小。

圖3顯示了開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的路由示例，其中電感靠近穩(wěn)壓器放置。設(shè)計(jì)PCB布局時(shí)，要注意在變換器和電感之間預(yù)留一個(gè)小的區(qū)域，以用于那些必須連接到開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的其他組件（例如小型自舉電容）。但布局原則是盡可能縮短SW的走線長(zhǎng)度。

圖3顯示出自舉電容器的放置原則是使其最長(zhǎng)邊垂直于SW走線。這樣可以減小SW引腳和電感之間不必要的距離。盡管電容將電感稍微推遠(yuǎn)了一點(diǎn)，但仍可以實(shí)現(xiàn)大約3mm至4mm的超短走線。具體VSW走線長(zhǎng)度取決于應(yīng)用和組件大小，在某些情況下可能會(huì)長(zhǎng)于本示例。

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