Buck DC-DC 的PCB layout

在我刚开始学习画PCB的时候，对于电源这一部分的布局不是很在意，只要输出电压正确，走线载流够就可以了，当时布局布线都是以尽量紧凑为原则。后来在PLL和PA的测试过程中，发现电源网络的噪声会直接影响输出信号的相位噪声（PN）和输出频谱的杂散值。一个好的电源网络设计甚至可以将杂散值降低十几个dB。

当然，在读这篇博客时，我默认大家已经知道了BUCK Converter的原理了。

我们先来看看BUCK DC-DC工作时的电流通路：

当开关管Q1开启时，电流路径如下：

当开关管Q1关闭时，电流路径如下：
在这里插入图片描述
Q1开启和关闭时，差异部分如下图，而在这一部分电路中，电流的变化是剧烈的，因此在PCB布局中需要格外注意

1、C_IN、 C_BYPASS、 D1的放置

当输出电流I_O ≤ 1A时，可以将C_IN和C_BYPASS用一个陶瓷电容来替代；当输出电流比较大时，则不能将这两个电容合并，并且CIN需要一个容值更大的电容，一般来说，容值越大通常意味着频率特性越差（自谐振频率越低）；C_BYPASS一般采用X5R或X7R的 0.1uF~0.47 uF贴片型陶瓷电容。

我们先来看看两幅比较好的layout：
在这里插入图片描述

在上述两幅图中，C_BYPASS都靠近IC引脚放置，当布局空间紧张时，可以将CIN放置的稍远，2cm以内都可以。在空间允许的条件下，当然第一种更好了。

当布局空间紧张到不得不把C_IN放置到底层时，这种布局会有什么影响呢？
在这里插入图片描述
答：当输出电流比较大时，由于过孔的电阻会使得输出电压的纹波增加。

如果将C_IN和C_BYPASS都放置在底层，会有什么影响？
在这里插入图片描述
答：C_IN和C_BYPASS的过孔寄生电感会使输出电压噪声显著增加。在布局时不要这么做！

说完电容的布局，接下来说说D1的布局。下图的D1布局是很好的。
在这里插入图片描述
而下面这种布局就不太好了

为啥呢？

D1与DC-DC的连线越长，走线的寄生电感越大，走线一定要短而粗。IC至D1，D1至地的走线都太长，寄生电感增加，输出电压的尖峰噪声会变的更大。

2、电感的放置

1、电感要靠近IC放置，但是不要太靠近输入电容C_IN、C_BYPASS

2、在散热和载流满足要求的条件下

不要增加电感的出线线宽
不要增加电感的出线线宽
不要增加电感的出线线宽

一定要来张图片才形象，不要像下图这样布线
不要这么做！！

3、电感下方的GND铜皮要挖空；不要像下图这样布线
在这里插入图片描述

4、避免电感下方的两块铜皮过近，寄生电容会直接将开关节点出的噪声直接引入至输出，不要像下图这样布线
在这里插入图片描述
最后，来张推荐的的布线图

3、输出电容的放置

输出电容C_O尽量靠近电感，但是不要太靠近C_IN和C_BYPASS，建议C_IN与C_O相距1-2cm

4、反馈网络布线

最最最重要的部分！！反馈网络布线是最需要注意的，如果这根线上加载了噪声，将会直接体现在输出电压上。

（1）电阻分压网络连接至FB的走线一定要走短线；且用parallel的方式走线，如图
在这里插入图片描述（2）从output取电压时一定要从C_O后取电压

（3）在远离电感和二极管开关节点的地方出线。不要在电感器和二极管正下方布线。(左图布线更优)
ps 感谢m0_4646863网友提出之前文章中的错误。

5、总结

1、输入电容C_IN和C_BYPASS要和二极管D1和DC-DC在同一表面，输入电容尽量靠近DC-DC放置；

2、电感尽可能靠近IC引脚放置，在载流满足输出电流的要求下，不要加粗电感出线（与pin保持一样粗细即可）；

3、输出电容靠近电感放置；

4、反馈网络取电压时，从输出电容后侧取电压，且走线远离电感和二极管。