如何優(yōu)化MAX16974-MAX16976的電路布局 - 全文

　　MAX16974/MAX16975/MAX16976轉(zhuǎn)換器是專為汽車應(yīng)用設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)buck控制器。這些控制器通過(guò)內(nèi)部高邊N溝道場(chǎng)效應(yīng)管FET和外部續(xù)流二極管工作。合理的PCB (印制線路板)布局，結(jié)合適當(dāng)?shù)耐獠吭?，?duì)于系統(tǒng)的可靠工作和最大限度地降低EMI輻射至關(guān)重要。圖1所示電路給出了這些高性能轉(zhuǎn)換器的典型應(yīng)用電路。

　　典型應(yīng)用電路

　　圖1. 典型應(yīng)用電路

　　直流和交流電流路徑

　　圖2所示為MAX16974/MAX16975/MAX16976系列的交流和直流電流路徑。

　　圖2a. HSFET導(dǎo)通(黑色)或續(xù)流二極管導(dǎo)通(紅色)情況下的直流電流路徑

　　圖2b. 圖2a所示直流電流路徑的交流分支

　　元件位置對(duì)交流電流通路的影響

　　為了優(yōu)化電路板布局、降低EMI，圖2b中的交流電流路徑非常關(guān)鍵。此路徑由輸入電容CIN1和CIN2以及肖特基續(xù)流二極管D組成。輸入電容維持IC在SUB和SUBSW引腳的輸入電壓穩(wěn)定。CIN1為大容量電容，而CIN2為陶瓷電容，產(chǎn)生瞬變電流。CIN2的位置非常關(guān)鍵，需要盡可能靠近SUPSW和SUP引腳。利用兩個(gè)不同的電容作為CIN2，并將它們靠近SUPSW和SUP引腳放置。如果CIN2遠(yuǎn)離SUP和SUPSW，CIN2和IC引腳之間的電感將造成IC引腳電壓的變化，直接影響器件性能。

　　肖特基續(xù)流二極管是另一重要元件，須靠近IC的LX引腳放置。LX引腳為開關(guān)引腳，當(dāng)直流電流通路在圖2a中的“黑色”和“紅色”通道之間切換時(shí)，該引腳的電流也會(huì)發(fā)生瞬變，形成IC的一個(gè)噪聲源。將肖特基續(xù)流二極管緊靠LX引腳放置后，可以保持盡可能低的寄生電感，當(dāng)直流回路切換時(shí)有助于降低LX引腳的電壓變化。

　　另外，可以在LX引腳旁盡可能近的位置放置一個(gè)R-C網(wǎng)絡(luò)緩沖器，R-C網(wǎng)絡(luò)有助于抑制EMI并防止由于分布電感引起的電壓瞬變。控制LX引腳電壓的另一方法是在自舉電容CBST處串聯(lián)一個(gè)電阻。這會(huì)減緩IC內(nèi)部高邊場(chǎng)效應(yīng)管HSFET的開啟，反過(guò)來(lái)也會(huì)限制LX引腳電壓的上升速率。

　　最后，CIN2、HSFET、肖特基續(xù)流二極管和GND形成的交流電流回路，需盡可能采用緊湊布局，縮小環(huán)路面積。從而使電流在更小的范圍內(nèi)流通，且遠(yuǎn)離敏感的IC控制引腳。

　　其它元件放置

　　完成上述關(guān)鍵元件布局后，其余元件應(yīng)該放置在周圍。電感L1和輸出電容COUT應(yīng)緊鄰器件放置，對(duì)應(yīng)的直流回路盡可能小。

　　另一個(gè)重要元件是BIAS電容CBIAS，該引腳電壓為IC內(nèi)部的所有控制電路供電。此外，當(dāng)肖特基續(xù)流二極管在每個(gè)開關(guān)周期處于導(dǎo)通期間，自舉電容CBST通過(guò)偏置電容充電，如圖3所示。

　　圖3. 自舉電容充電通路(綠色)

　　為確保BIAS引腳工作電壓穩(wěn)定，電容CBIAS需要靠近IC引腳放置，使BIAS引腳和電容CBIAS間的引線電感最小。

　　散熱考慮

　　MAX16974在IC底部帶有一個(gè)裸焊盤，它是器件的主要散熱通道。MAX16974內(nèi)部集成了一個(gè)高邊場(chǎng)效應(yīng)管HSFET，可提供2A驅(qū)動(dòng)。為了從器件獲取盡可能大的功率，裸焊盤和PCB之間的適當(dāng)焊接非常關(guān)鍵。MAX16974的裸焊盤處于地電位，將其與地平面焊接在一起有助于散發(fā)封裝內(nèi)部的熱量，覆銅區(qū)域需要加過(guò)孔并連接到其它層的地平面。這些過(guò)孔有助于改善接地通路，并將封裝內(nèi)的熱量擴(kuò)散到PCB上。

　　MAX16974評(píng)估板布局

　　圖4至圖8給出了MAX16974評(píng)估板(MAX16974EVKIT)的原理圖和布局，評(píng)估板采用4層印制線路板，并遵循上述布局原則。內(nèi)部?jī)蓪?圖6和圖7)用作地平面，幫助MAX16974通過(guò)裸焊盤散熱。這些地平面主要通過(guò)過(guò)孔連接到頂層裸焊盤。