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電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

PCB線路板打樣 ? 來源:ct ? 2019-09-04 12:08 ? 次閱讀
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在本文中,我們將介紹用于低噪聲±5 V無電感電源PCB設計。

在您閱讀本文之前,我建議您先看看前兩篇文章;第一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。

無電感的升壓和反相:電荷泵電源

設計電荷泵雙極電源

PCB布局始終是從概念到功能電路板的重要一步,但是在處理開關電源電路時應特別小心。您希望降低噪聲并改善散熱性能,這兩個目標都可以通過應用標準布局技術并遵循數據表中的布局建議來實現(如果數據表中沒有建議且您對PCB沒有太多經驗布局,你可能想要考慮一個不同的部分。)

在我們開始之前,這里是完整的布局(頂部和底部;所有部分都在頂部):

電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

底部主要用作接地層。

LTC3265

我的電荷泵電源的核心部分是LTC3265來自Linear Tech/Analog Devices。它有兩種封裝形式: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子,如果你打算這樣做,我絕對推薦TSSOP。

電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

如您所見,它有一個導熱墊。重要事項:當IC具有這種暴露(也稱為熱)焊盤時,它通常是接地連接,但根據我的經驗,這些IC在正常引腳之間也至少有一個接地連接。因此,您可以避免將裸露焊盤接地(盡管我當然不建議這樣做)。

與LTC3265相比,裸露焊盤是唯一的接地點“ pin,“如果裸露焊盤和地節(jié)點之間沒有良好的連接,那么你將遇到問題。您可以查看文章“裸露焊盤封裝的模板設計”,了解如何確保裸露焊盤具有適量的焊膏。

當我接近布局結束時,我意識到我沒有方便的方法將熱墊連接器封裝在一個大的銅區(qū)域。幸運的是,在我的情況下它并不重要,因為我不需要在高溫下操作電路板,因此我確信我將從六個過孔中獲得足夠的熱釋放;這些會將熱量傳遞到電路板底部的接地層。如果您需要最大化熱傳遞或者如果沒有電路板的底部,請確保在LTC3265的兩個短邊附近留出一些空的空間,以便您可以將熱墊連接延伸到一些大的銅澆注。

電感

當我布置開關穩(wěn)壓器時,我首要關注的是電感。開關動作總是導致高頻率的存在;即使開關頻率本身相當低,快速開/關轉換也包含高頻能量。

更多的電感意味著更高的頻率阻抗,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降低電感(和電阻)。您可以在下面看到兩個示例。第一個例子是我的布局,第二個是數據表中的推薦布局。

電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

這是原理圖,因此您可以看到哪些參考指示符(在我的布局中,而不是數據表的布局)對應于哪些組件。

電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

點擊放大。

制造注意事項

我的計劃是使用焊膏和熱風槍組裝這塊電路板。這是一種使用表面貼裝元件的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,我會盡量避免小于0805的電路板。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足跡。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。

我通常使用四層板,因為性能優(yōu)越,路由更加簡單,但在這種情況下,不需要四層,因為路由并不復雜,并且因為電路板只需要一個接地層(即沒有電源層)。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,快速轉換PCB制造的絕佳選擇。

我最近了解到存在鉍基焊料。這種類型的焊料非常適合原型設計,因為它在較低溫度下熔化 - 在我使用的產品中為138°C,相比之下含鉛焊料為~183°C或典型無鉛焊料為~220°C 。我使用基于鉍的焊料來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件上組裝較少的熱應力(并減少對自己的心理壓力),并且返工更容易,更快(同樣壓力更?。?。

結論

我已經組裝并測試了這種電荷泵電源,我對結果非常滿意(將在即將發(fā)布的項目文章中公布)。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可以并入更大PCB的子系統(tǒng),并且如果您消除了僅原型組件,它會變得更小,因為您可以消除J1,C1,POT1,J2,J3,J4和TP3 -5。無論何時我需要用于低電流模擬或混合信號電路的對稱軌道,這肯定會成為我的首選解決方案。

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