开关稳压器IC外围的无源元件

图1展示了一种降压型（buck）开关稳压器，可承受最高 42V 的输入电压，最高 6A 的输出电流。所有元件都非常紧凑地放置在一起。在电路板上尽可能将元件彼此靠近摆放，是一种普遍的设计建议。虽然这种说法并没有错，但如果目标是获得优化的电路板布局，那么它也并不完全适用。在图1中，开关稳压器 IC 周围有相当多（11个）的无源元件。

这些无源元件中，哪些在布局时应优先放置？为什么？在开关稳压器 PCB 设计中，最重要的原则是：让承载高频开关电流的走线尽可能短。如果成功遵循这一原则，那么开关稳压器的大部分电路板布局问题都能够得到妥善解决。

图1 BUCK型开关稳压器

开关稳压器拓扑中的关键路径

实现这种电路板布局最简单的方法是什么？

第一步是确定开关稳压器拓扑中哪些路径是关键路径。在这些路径中，电流会随着开关状态的切换而变化。

图2展示了一个典型降压转换器（buck 拓扑）的电路。关键路径以红色标出。这些连接线路中的电流会根据功率开关的状态变化，要么流过全部电流，要么完全没有电流流过。这些路径应尽可能短。对于 buck 降压转换器，输入电容应尽可能靠近开关稳压器 IC 的 VIN 和 GND 引脚放置。

图2 降压型开关稳压器的原理图，红色部分表示电流快速变化的路径

图3展示了升压型（boost 拓扑）电路的基本原理图。在这里，较低的电压被转换为较高的电压。同样地，随着功率开关切换而发生电流变化的电流路径以红色标出。有趣的是，输入电容的位置并不关键。最关键的是输出电容的位置。它必须尽可能靠近续流二极管，同时也要靠近低侧开关的接地连接。

图3 升压型开关稳压器的原理图，红色部分表示电流快速变化的路径

然后，可以对任何其他开关稳压器拓扑进行分析，以确定当功率开关切换时电流是如何变化的。经典的方法是将电路打印出来，然后用三种不同颜色的笔来标出电流路径。

一种颜色表示导通时间（on-time）时的电流路径，也就是功率开关导通并有电流通过时的路径。第二种颜色表示关断时间（off-time）时的电流路径，也就是功率开关关闭时的路径。最后一种颜色用于标出那些只在第一种或第二种状态中出现的路径。

通过这种方式，就可以清晰识别出关键路径，即那些会随着功率开关切换而发生电流变化的路径。

电路板布局设计最重要的规则

缺乏经验的电路设计人员通常会认为开关稳压器的 PCB 布局是某种“黑魔法”。实际上，最重要的规则是：将那些电流会随着开关状态变化的走线设计得尽可能短。这一原则是实现开关电源优化布局的基础。

亿万28科技的可编程电源产品包含多种不同类型的开关变换器，其电路板设计均仔细遵循上述布局规则。