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揭秘输入电容器与二极管:配置要点与实践

出处:网络整理 发布于:2025-05-26 15:03:47

在 PCB 板布局设计中,输入和的配置至关重要,它直接影响着电路的性能和稳定性。接下来我们将详细介绍基于介绍电流路径时使用的右侧电路的 PCB 板布局,在了解相关内容时,请大家回忆本电路并结合 PCB 板布局图进行理解。


首先,我们要着重配置重要的 —— 输入电容器和二极管。在本章开篇的 “DC/DC 转换器的 PCB 板布局概述” 中的 “PCB 布局的要点” 里明确提到:“将输入电容器和二极管在与 IC 引脚相同的面,尽可能地配置在 IC 近处”。这一要点极为关键,大家务必牢记。


当电源的电流电容较小(I O ≤1A)时,输入电容器的电容值也会相应变小,此时有时 1 个器就可以同时充当 C IN 和 C BYPASS 。这是因为陶瓷电容器随着电容值变小,其频率特性会变好。不过,不同陶瓷电容器的频率特性存在差异,所以在实际使用时需要仔细确认产品的频率特性。


一般来说,C IN 所用的大容值电容器频率特性较差,因此需要与 C IN 并联配置频率特性优异的高频用去耦电容器 C BYPASS 。C BYPASS 建议使用表面贴装型的叠层陶瓷电容器。


接下来,我们通过实际的布局来了解好的和不好的配置示例。


Figure 3 - a 展示了理想的输入电容器布局。C BYPASS 配置于与 IC 引脚相同面的近处。由于 C BYPASS 要供给大部分脉冲状的电流,所以大容量电容器 C IN 如图 Figure 3 - b 所示,离开 2cm 左右也没问题,但仍要遵循 “尽可能地接近 IC” 这一原则。


当因空间原因无法在 IC 相同面配置 C IN 时,在正确配置了 C BYPASS 的前提下,可如图 Figure 3 - c 所示,借助导通孔将其配置于背面。不过,此时虽可能回避噪声相关风险,但由于导通孔电阻的影响,在大电流时纹波电压可能会增加,所以需要进行实际测试确认。


而 Figure 3 - d 所示的将 C BYPASS 和 C IN 配置于背面的布局是不可取的。这种布局会受导通孔的电感成分影响,导致电压噪声增加。


Figure 3 - e 展示了 C BYPASS、C IN 及二极管 D1 的理想布局。C BYPASS 配置于 IC 的 V IN 引脚及 GND 引脚近处非常重要。但在降压型转换器中,即便将 C BYPASS 配置于 IC 的近处,C IN 的接地仍存在数百 MHz 的高频。所以,建议 C IN 的接地和输出电容器 C O 的接地离开 1cm - 2cm 进行配置。

二极管 D1 同样要配置于与 IC 引脚同面的近处。二极管需使用短且较宽的布线,直接连接于 IC 的开关引脚和 GND 引脚。借助导通孔配置于背面时,受导通孔电感的影响,噪声会增加,因此不可借助导通孔。

Figure 3 - f 是不好的二极管布局示例。C BYPASS、IC 的 V IN 引脚及 GND 引脚的距离较远,会受布线电感的影响产生电压噪声 / 振铃。二极管、IC 的开关引脚和 GND 引脚的距离较远,会使布线电感增加,尖峰噪声变大。
C BYPASS 配置不当时,如未接近配置,受布线长度或导通孔影响寄生电感会增加,从而随着开关产生较大振铃。此外,到输入电容器的环路会成为,将噪声辐射到周边。下面的波形展示了 C BYPASS 离开 2mm 时和 10mm 时的情况,可见振铃明显变大。


在实际的布局工作中,可能会遇到一些限制而不得不做出妥协,但请尽量将妥协部分控制在限度,努力达到理想布局。

关键词:电容器二极管

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