電源作為系統應用中給其他功能供電的模塊，有著十分重要的地位。在電源設計中，好的PCB設計能夠 優化電源效率，緩解散熱壓力以及降低噪聲 ，保證電源的輸出準確而穩定。目前工業、車載、通信、消費類等各類產品應用都提出了小型化、智能化的需求，相應這些系統對電源方案提出了小型化的要求。本文針對板上電源的PCB布局進行總結，形成了可供參考的電源PCB布局注意事項。

一PCB布局基礎原則

1.1 電源的位置選擇

首先對于板上電源，需要在系統布局初期就考慮其位置。一個重要的原則是電源需要 放置在負載的附近 ，防止PCB走線過長，造成負載端的實際電壓與電源設定的輸出電壓壓差過大，影響供電精度，動態負載響應變慢，電源效率降低。除了位置，還需要 對電源面積有合理的預估 ，否則很多必須遵守的PCB布局準則無法實現，電源的工作性能無法保障。

同時，如果系統有風扇散熱，將電源 放置在出風口 ，有助于電源散熱，提升電源效率。為了保證風扇散熱的有效性，需要 考慮散熱路徑 ，保證高的無源器件（如電感、電解電容等）不會阻礙矮的有源器件（如MOS管、PWM控制器等）的散熱通道。

1.2 多層PCB的設計

在多層板設計中，建議在大電流層(如輸入電壓或者輸出電壓)和敏感的小信號層之間加一層地或者直流電壓層， 做為屏蔽層。地層或者直流電壓層能夠有效的把敏感的小信號和功率回路進行隔離， 防止對小信號產生干擾 。對于地層或者直流電壓層布局， 基本原則是盡量少走線，保證整個層是一個整體，不被切割。必須要走線的話，也要保證這些線和功率層的大電流布線方向一致，減少干擾。

表格1 推薦的PCB層設計及不良設計

表格1不良設計中，小信號層被夾在地層和大電流層之間，這樣會增加小信號層和大電流層間的電容耦合，小信號容易受到干擾。

二功率器件布局

開關電源電路由功率回路和小信號控制回路組成。 功率回路包括流經大電流的器件 ，例如電感、電容、MOS管等，這部分器件需要 優先布局 。小信號控制回路包括反饋電阻、補償網絡、頻率設定、過流設定等，這部分器件一般放置在電源芯片特定的位置。

2.1 功率線路線寬計算

由于功率線路流過的電流較大，如果線寬太小，會造成線路損耗增加，PCB溫度升高。

適用于電流有效值從1A到20A的線寬計算，其中W是線寬，單位為mil，I是電流，單位為A，Tcu是PCB的銅重量，單位是OZ。以5A電流，1OZ的銅重量為例，對應的最小線寬是120mil。

以下是線寬的經驗公式：

2.2 大電流變化率的回路布局

所有的元器件，包括PCB走線都會存在寄生電感、寄生電容和寄生電阻。大電流變化率會在寄生電感上產生電壓尖峰，電壓尖峰會增加元器件的耐壓要求，同時向外傳播干擾，降低EMI測試通過的可能性。

圖1 Buck電路基本結構

圖1給出了Buck電路的基本結構，首先用綠線畫出上管開通時的電流路徑，然后用紅線畫出上管關閉時的電流路徑。電路當中只有一種顏色的部分就是大電流變化率的回路。這種方法對所有的電路拓撲都適用。

圖2 Buck電路大電流變化率回路

如圖2所示，藍色部分為Buck電路大電流變化率回路，需要 確保這個回路的地和地平面分離，單點連接 。回路中的高頻去耦電容一般取值范圍在0.1uF到10uF，類型為X5R或者X7R的陶瓷電容。高頻陶瓷電容的特點是寄生電感和寄生電阻小，能夠給大電流變化率的電流提供良好的路徑。

圖3 boost電路基本結構

圖4 boost電路大電流變化率回路

和Buck電路類似，對于Boost電路也可以采用一樣的方法進行分析和布局。圖3、圖4分別出給了Boost電路的基本電路結構，大電流變化率回路。

2.3 高電壓變化率節點布局

開關電源中，開關管MOS和續流二極管或者同步整流MOS管中間的節點電壓在地和高電壓之間不斷切換，電壓變化率很高，這個節點上的振鈴電壓是EMI噪聲的主要產生源。為了防止噪聲耦合到對噪聲敏感的小信號線路，需要將 開關節點的面積盡量減小 。但是這個節點流經的電流很大，這里的銅有助于MOS管以及二極管的散熱，所以這個節點也 不能太小 。

圖5 SCT2360 - 12V輸入5V輸出6A負載原理圖

因此在多層板設計中，最好在開關節點的下一層 鋪一塊地平面 ，提供額外的隔離，防止噪聲的傳播。以SCT2360為例，電感L1和SW的距離較近，SW節點銅皮的面積在保證散熱的前提下盡量小，降低噪聲的傳播能力。同時， BST和SW相連的環路控制在最小 。這也得益于芯洲科技在設計芯片時就考慮到該問題，將SW和BST布局在相鄰管腳。

圖6 SCT2360布局示例

2.4 高頻濾波電容布局

高頻濾波電容是一個非常重要的器件，其主要給大電流變化率回路提供通路，并在降低電壓應力等方面起重要作用。以SCT2360為例，電容C3放置在離芯片的VIN PIN和PGND PIN最近的地方， 直接通過短而粗的線相連 。

表格2 高頻濾波電容布局示例(無過孔)

表格3 高頻濾波電容布局示例(有過孔)

2.5 多個電源布局

如果系統中存在多個供電電源共用一個輸入源，同時這些電源相互間不是同步工作的，那么需要將這些電源的 輸入供電走線分開 ，防止各個電源之間的共模噪聲通過輸入及地進行傳播，互相干擾。

表格4 多個電源布局示例

總結

80%的電源設計問題來自于PCB布局問題 。前期在PCB布局中投入足夠的時間，能有效的降低后期電源調試時間，縮短開發周期。SCT23xx系列產品，在芯片PIN腳的優化，可幫助客戶實現最優的PCB布局， 達到最佳的電源使用性能 。

芯洲科技在電源芯片細節方面極致追求，持續推出更多優秀的電源芯片產品，賦能客戶實現最佳解決方案。