开关电源PCB布局：电容与电感设计关键

"电容参数-开关电源的PCB布局" 开关电源的PCB布局是设计中的关键环节，因为它直接影响到电源的性能和稳定性。本资料主要讨论了电容参数、电感模型以及PCB布局的若干原则，特别关注了高频特性对电源效率和稳定性的影响。 首先，电容在开关电源中的作用不可忽视。电容参数包括封装尺寸、典型电感值（ESL）和等效串联电阻（ESR）。例如，瓷片电容的ESL随着封装尺寸的增大而增加，0603封装的电感值为0.8nH，而1210封装的为1.0nH。同样，钽电容和电解电容也有不同的ESL和ESR，较大的电容往往具有更高的ESR和ESL，这将影响其在高频下的表现。 电容的频率响应特性是由其ESR和ESL决定的。在低频下，电容表现为纯电容，阻抗随着频率平方根的增加而降低；在高频下，ESL变得显著，电容呈现为RL串联网络，阻抗增加；当频率接近谐振频率时，ESR的作用显现，电容的阻抗由ESR决定。 PCB布局的十项简单规则中，强调了减少电容的寄生电感（ESL）和串联电阻（ESR）的重要性。旁路瓷片电容应该尽可能靠近负载，并且采用多个小容量电容并联，以降低总体阻抗。电感的布局要求引脚间距尽可能大，以减小寄生电容。此外，避免在地层上布置功率或信号线，以减小高频交流电流环路的面积，从而降低噪声。 过孔（VIA）的位置和数量也会影响电流路径，应避免破坏地层上的高频交流路径。PCB板层的分割应明确模拟电源层和数字地层，避免相互干扰，信号层应有对应的地层进行屏蔽。 在实际应用中，如降压式（BUCK）电源的布局中，要特别注意电流和电压波形的控制，避免因布局不当导致的电感和电容的额外感抗和容抗，影响电源转换效率。例如，PCB走线的电感大约为20nH/inch，而过孔的电感约为0.6nH/Via，这些都需要在设计时精确计算和考虑。 优化开关电源的PCB布局需要深入理解电容和电感的特性，以及它们在高频条件下的行为。遵循正确的布局原则，可以显著提高电源的稳定性和效率，降低噪声，确保系统运行的可靠性。