電荷泵雙極電源的 PCB 布局

在本文中，我們將研究低噪聲 ±5 V 無電感器電源的 PCB 設計。

在本文中，我們將研究低噪聲 ±5 V 無電感器電源的 PCB 設計。

在閱讀本文之前，我建議您先看一下之前的兩篇文章；個提供了一些有用的背景信息，第二個討論了與本文中介紹的 PCB 布局相對應的原理圖.

PCB 布局始終是從概念到功能電路板旅程中的重要一步，但在處理開關電源電路時應特別小心。您想要降低噪聲并提高熱性能，這兩個目標都可以通過應用標準布局技術并遵循數(shù)據(jù)表中的布局建議來實現(xiàn)（如果數(shù)據(jù)表中沒有建議并且您沒有太多 PCB 經(jīng)驗布局，您可能需要考慮不同的部分）。

在我們開始之前，這是完整的布局（頂部和底部；所有部分都在頂部）：

 

 

底面主要用作地平面。LTC3265

我的電荷泵電源的部分是來自 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，它有一個導熱墊。重要提示：當 IC 具有這種裸露（又稱熱）焊盤時，它通常是接地連接，但根據(jù)我的經(jīng)驗，這些 IC 在普通引腳之間也至少有一個接地連接。因此，您可以不用將裸露的焊盤接地（盡管我當然不建議這樣做）。

相比之下，對于 LTC3265，裸露焊盤是的接地“引腳”，因此如果裸露焊盤和接地節(jié)點之間沒有良好的連接，就會出現(xiàn)問題。

當我接近布局的末尾時，我意識到我沒有方便的方法將散熱焊盤連接封閉在一個大的銅區(qū)域中。幸運的是，在我的例子中，這并不重要，因為我不需要在高溫下操作電路板，因此我確信我會從六個過孔中獲得大量的熱釋放；這些會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，請確保在 LTC3265 的兩個較短邊附近留出一些空白空間，以便您可以將熱焊盤連接延伸到一些大的銅線上倒。 

電感

在布置開關穩(wěn)壓器時，我主要關心的是電感。開關動作總是導致高頻的出現(xiàn)；即使開關頻率本身相當?shù)?，快速開/關轉換也包含高頻能量。

更多的電感意味著更多的高頻阻抗，因此應盡量減少電感。PCB走線的電感與走線的長度成正比，與寬度成反比。因此，我們通過制作短而寬的走線來減少電感（和電阻）。您可以在下面看到兩個示例。個示例是我的布局，第二個是數(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志符（在我的布局中，而不是數(shù)據(jù)表的布局中）對應于哪些組件。

 

制造注意事項

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

我通常使用四層板，因為性能更優(yōu)越，布線也簡單得多，但在這種情況下，不需要四層，因為布線并不復雜，因為板只需要一個地平面（即沒有電源飛機）。此外，雙層板允許您使用 OSH Park 的Super Swift服務，我認為這是低成本、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，因為它在較低溫度下熔化——就我使用的產(chǎn)品而言，為 138°C，而含鉛焊料為 ~183°C，典型無鉛焊料為 ~220°C . 我使用鉍基焊料組裝無電感雙極電源，我只能說我永遠不會回到其他東西。低熔點使我能夠在組裝電路板時對組件的熱應力更小（對我自己的心理壓力也更?。?，并且返工更容易、更快（同樣，壓力更?。?nbsp;

結論

我已經(jīng)組裝并測試了這個電荷泵電源，我對結果非常滿意（將在即將發(fā)表的項目文章中發(fā)表）。這是一個簡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，它會變得更小，因為您可以刪除 J1、C1、POT1、J2、J3、J4 和 TP3 –5。每當我需要用于低電流模擬或混合信號電路的對稱軌時，這肯定會成為我的解決方案。