MAX20021/MAX20022 PCB布局指南

摘要：本應(yīng)用筆記解釋如何設(shè)計(jì)用于車載供電的四通道電源管理IC(PMIC) MAX20021/MAX20022，在降低輻射的同時(shí)獲取最佳性能。文中給出了電源管理電路的四層板設(shè)計(jì)布局。

介紹

合理的PCB布局至關(guān)重要,尤其是在高頻開關(guān)型穩(wěn)壓器(例如，MAX20021/MAX20022)的設(shè)計(jì)中。經(jīng)過優(yōu)化的PCB布局可以提供干凈的輸出，并簡化電磁干擾(EMI)測(cè)試中的調(diào)試工作。本文介紹了一些優(yōu)化電路布局的關(guān)鍵區(qū)域，確保提供最佳性能。

總體布局設(shè)計(jì)指南

1.使輸入電容(C5-C8)、電感(L1-L4)和輸出電容(C1-C4)形成的環(huán)路面積保持最小。

2.VA輸出電容(C9)盡可能靠近引腳26(VA)和引腳24(GND)放置，電容與引腳之間不要有過孔。該引腳為IC的模擬供電輸入，引線上產(chǎn)生的任何電感都將增加模擬噪聲，從而增大LX[1:4]的輸出抖動(dòng)。

3.優(yōu)先使用盡可能短的走線。

優(yōu)化AC-DC電流通路

為降低電磁輻射，MAX20021/MAX20022外圍的無源元件布局非常關(guān)鍵。存在電流階躍變化的路徑稱為交流路徑，出現(xiàn)在開關(guān)通/斷操作的時(shí)刻。開關(guān)接通/斷開(ON/OFF)之后，電流流過的路徑為直流路徑。

交流路徑

MAX20021同步整流DC-DC轉(zhuǎn)換器每路輸出的開關(guān)電流路徑上具有三個(gè)無源器件(C1、C5、L1)。這三個(gè)元件對(duì)電磁輻射和器件性能的影響非常大。圖1、圖2所示為OUT1在ON/OFF期間的開關(guān)電流路徑;圖3為兩個(gè)電流路徑的差異，具有最大di/dt。應(yīng)優(yōu)先考慮C5的布線，其次是L1和C1布線。

圖1.PMOS導(dǎo)通時(shí)OUT1的電流路徑。

圖 2.DMOS導(dǎo)通時(shí)OUT1的電流路徑。

圖 3.OUT1交流路徑差異

擴(kuò)頻

如果改善布線無法通過用戶的輻射標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，可以定制具有時(shí)鐘擴(kuò)頻的MAX20021/MAX20022產(chǎn)品，擴(kuò)頻器件與標(biāo)準(zhǔn)版本器件相比,能夠使FM頻帶的噪聲降低12dB。有關(guān)定制擴(kuò)頻器件的流程，請(qǐng)參考器件數(shù)據(jù)表的相關(guān)說明。

舉例：四層PCB設(shè)計(jì)布局

圖4-圖7是根據(jù)上述布線指南制作的四層板示意圖。

圖4. 四層板布線–頂層

圖5. 四層板布線–PGND層

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圖6. 四層板布線–VSUP層

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圖7.四層板布線-底層

結(jié)論

針對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器MAX20021/MAX20022(圖8)的外圍元件進(jìn)行合理布局，有助于從源頭降低噪聲和電磁輻射，節(jié)約項(xiàng)目評(píng)估階段的寶貴時(shí)間，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。

表一. 元器件列表

圖8.PCB布板原理圖