我們將研究低噪聲 ±5 V 無(wú)電感器電源的 PCB 設(shè)計(jì)。

在閱讀本文之前，我建議您先看一下之前的兩篇文章；個(gè)提供了一些有用的背景信息，第二個(gè)討論了與本文中介紹的 PCB 布局相對(duì)應(yīng)的原理圖。

PCB 布局始終是從概念到功能電路板旅程中的重要一步，但在處理開(kāi)關(guān)電源電路時(shí)應(yīng)特別小心。您想要降低噪聲并提高熱性能，這兩個(gè)目標(biāo)都可以通過(guò)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)布局技術(shù)并遵循數(shù)據(jù)表中的布局建議來(lái)實(shí)現(xiàn)（如果數(shù)據(jù)表中沒(méi)有建議并且您沒(méi)有太多 PCB 經(jīng)驗(yàn)布局，您可能需要考慮不同的部分）。

在我們開(kāi)始之前，這是完整的布局（頂部和底部；所有部分都在頂部）：

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底面主要用作地平面。

LTC3265

我的電荷泵電源的部分是來(lái)自 Linear Tech/Analog Devices 的LTC3265 。它有兩種封裝樣式：TSSOP 和 DFN。TSSOP 很小，但至少它們有突出的引線。我自己組裝了這塊板，如果您打算這樣做，我推薦 TSSOP。

如您所見(jiàn)，它有一個(gè)導(dǎo)熱墊。重要提示：當(dāng) IC 具有這種裸露（又稱熱）焊盤(pán)時(shí)，它通常是接地連接，但根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，這些 IC 在普通引腳之間也至少有一個(gè)接地連接。因此，您可以不用將裸露的焊盤(pán)接地（盡管我當(dāng)然不建議這樣做）。

相比之下，對(duì)于 LTC3265，裸露焊盤(pán)是的接地“引腳”，因此如果裸露焊盤(pán)和接地節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有良好的連接，就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

當(dāng)我接近布局的末尾時(shí)，我意識(shí)到我沒(méi)有方便的方法將散熱焊盤(pán)連接封閉在一個(gè)大的銅區(qū)域中。幸運(yùn)的是，在我的例子中，這并不重要，因?yàn)槲也恍枰诟邷叵虏僮麟娐钒澹虼宋掖_信我會(huì)從六個(gè)過(guò)孔中獲得大量的熱釋放；這些會(huì)將熱量向下傳遞到電路板底部的接地層。如果您需要化熱傳遞，或者如果電路板的底部不可用，請(qǐng)確保在 LTC3265 的兩個(gè)較短邊附近留出一些空白空間，以便您可以將熱焊盤(pán)連接延伸到一些大的銅線上倒。

電感

在布置開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，我主要關(guān)心的是電感。開(kāi)關(guān)動(dòng)作總是導(dǎo)致高頻的出現(xiàn)；即使開(kāi)關(guān)頻率本身相當(dāng)?shù)停焖匍_(kāi)/關(guān)轉(zhuǎn)換也包含高頻能量。

更多的電感意味著更多的高頻阻抗，因此應(yīng)盡量減少電感。PCB走線的電感與走線的長(zhǎng)度成正比，與寬度成反比。因此，我們通過(guò)制作短而寬的走線來(lái)減少電感（和電阻）。您可以在下面看到兩個(gè)示例。個(gè)示例是我的布局，第二個(gè)是數(shù)據(jù)表中推薦的布局。

這是原理圖，這樣您就可以看到哪些參考標(biāo)志符（在我的布局中，而不是數(shù)據(jù)表的布局中）對(duì)應(yīng)于哪些組件。

制造注意事項(xiàng)

我的計(jì)劃是使用焊膏和熱風(fēng)槍組裝這塊板。這是使用表面貼裝元件的一種低成本且相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，但您必須提前計(jì)劃。如果我希望手工組裝電路板，我會(huì)盡量避免使用小于 0805 的任何東西。您還會(huì)注意到我有一個(gè)典型的 0.1 英寸接頭，而不是 USB Micro-B 封裝。那是因?yàn)槲业?Micro-B 連接器實(shí)際上是一個(gè)分線板。如果您打算自己組裝 PCB 并且需要 Micro-B 連接，我強(qiáng)烈推薦這種方法，至少在原型階段是這樣。

我通常使用四層板，因?yàn)樾阅芨鼉?yōu)越，布線也簡(jiǎn)單得多，但在這種情況下，不需要四層，因?yàn)椴季€并不復(fù)雜，因?yàn)榘逯恍枰粋€(gè)地平面（即沒(méi)有電源飛機(jī)）。此外，雙層板允許您使用 OSH Park 的Super Swift服務(wù)，我認(rèn)為這是低成本、快速 PCB 制造的選擇。

我近了解到鉍基焊料的存在。這種類型的焊料非常適合原型制作，因?yàn)樗谳^低溫度下熔化——就我使用的產(chǎn)品而言，為 138°C，而含鉛焊料為 ~183°C，典型無(wú)鉛焊料為 ~220°C 。 我使用鉍基焊料組裝無(wú)電感雙極電源，我只能說(shuō)我永遠(yuǎn)不會(huì)回到其他東西。低熔點(diǎn)使我能夠在組裝電路板時(shí)對(duì)組件的熱應(yīng)力更小（對(duì)我自己的心理壓力也更小），并且返工更容易、更快（同樣，壓力更小）。

結(jié)論

我已經(jīng)組裝并測(cè)試了這個(gè)電荷泵電源，我對(duì)結(jié)果非常滿意（將在即將發(fā)表的項(xiàng)目文章中發(fā)表）。這是一個(gè)簡(jiǎn)單而緊湊的解決方案；我的 PCB 只有 ~1.3 平方英寸。如果您將此電路視為將合并到更大 PCB 中的子系統(tǒng)，并且如果您刪除僅用于原型的組件，它會(huì)變得更小，因?yàn)槟梢詣h除 J1、C1、POT1、J2、J3、J4 和 TP3 –5。每當(dāng)我需要用于低電流模擬或混合信號(hào)電路的對(duì)稱軌時(shí)，這肯定會(huì)成為我的解決方案。