【经验】设计开关电源时,功率地PGND和模拟地AGND处理方法探讨

时间： 2021-12-29 来源：韬略科技

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在设计开关电源的过程中，带有模拟接地层(AGND)和功率接地层(PGND)的开关稳压器地如何处理，是工程师经常遇到的问题。很多工程师能很好的处理数字接地层和模拟接地层；然而，涉及到功率地（PGND）时，他们的经验往往会失效。设计师通常会直接复制所选开关稳压器的电路板布局，不再思考这个问题。本文韬略科技主要介绍功率地PGND和模拟地AGND处理方法。

概念

在设计过程中，我们建议将所有电源和信号路径的正向和返回电流分三步绘制。

步骤 1：在电气原理图本身上绘制这些完整的路径（回路）。

步骤 2：在PCB板布局上画出这些完整的路径（回路）。

步骤 3：最小和优化 PCB 布局中的环路面积（和不连续性）。

1、PGND是较高脉冲电流流经的接地连接。根据开关稳压器拓扑结构，这表示通过功率晶体管的电流或功率驱动器级的脉冲电流。对于带有外部开关管的开关控制器，该接地层尤为重要。

2、AGND有时被称为SGND（信号接地层），是其他信号用作参照的接地连接，通常十分平静。该接地层包括调节输出电压所需的内部基准电压。软启动和使能电压也以AGND连接为参照。

图1 地是设备内各电路的电压参考点

关于这两种接地连接的处理，有两种不同的处理方式，因此大家的意见也产生了分歧。

处理方式

1、处理方式1

开关稳压器IC上的AGND和PGND连接在各自引脚旁相互连接。这样一来，两个引脚之间的电压偏移保持在相对较低的水平。因此可以保护开关稳压器IC免受干扰，进而免遭破坏。电路的所有接地连接和可能的接地层将以星型拓扑的结构连接到该公共点。

图2. 焊接触点处PGND和AGND的局部连接

图2所示为实现示例。此处显示了LTM4600的电路板布局。这是一款10A降压型微型模块。电路板上的独立接地连接彼此靠在一起（请参见图1中的蓝色椭圆形）。由于芯片和外壳之间的各自焊线的寄生电感，以及各自引脚的电感，因此已经存在一定程度的PGND和AGND去耦，这导致芯片上电路之间存在少量相互干扰。

2、处理方式2

将电路板上的AGND与PGND分开，形成两个单独的接地层，在某一点相互连接。通过这种连接，干扰信号（电压偏移）主要出现在PGND区域，而AGND区域的电压仍非常平静，并很好地从PGND去耦。然而，根据脉冲电流瞬变和电流强度情况，各自引脚上的PGND与AGND之间可能存在明显的电压偏移。这可能会导致开关稳压器IC无法正常工作，甚至损坏。

图3. 分开的AGND和PGND在接地标签下方利用过孔连接

图3 所示为该观点的实现方案。该示例采用一款6A降压型开关稳压器ADP2386。说到底，接地问题其实就是权衡利弊：分开两个接地层具有隔离噪音和干扰的优势；但两个接地层之间可能会产生电压偏移，从而存在损坏芯片并影响功能的风险。权衡利弊后，最终决策正确与否主要取决于IC设计，包括开关转换速度、功率电平、焊线和IC封装上的寄生电感、每个IC设计的闩锁风险（涉及不同的半导体工艺）。

结论

关于如何处理AGND和PGND接地的问题，并没有简单的答案。所以相关讨论仍在继续。前面我提到，许多开关稳压器用户都采用IC制造商提供的示例电路中的电路板布局和接地连接类型。这样做很有用，因为您通常可以假设制造商也利用该配置对各IC进行了测试。而且，在图1和图2提供的示例中可以看到，各自的IC引脚排列适用于PGND和AGND旁的局部接地连接，或者适用于单独接地。当然，IC制造商在设计示例电路时可能会出错。所以，最好进一步了解相关基本原理的更多信息。

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BM2LB300FJ-C,BD9B304,BD9B305,BD63536,BR25HXXX-2AC,BD9B300,BD9B301,BR25H16NUX-5AC,BU46LXX2G,BR24H256FVT-5AC,BR24H08F-5AC,BR25H1MFJ-5AC,BR25H512FJ-5AC,BR24G32NUX-3,BU5265SHFV,BD50FA1MG-M,BR24G32NUX-5,BV1LC150,BR25G256FJ-3,BD48EXXG-M,BR25H256F-5AC,BR24H64FVM-5AC,BR25H020FVM-2C,BD9V101,BD9C301FJ,BD9V100,BU34DV7,BDXXGA5MEFJ-M,BR25G128FVT-3,BR25A512F-3M,BD9P135MUF-C,BU46LXX4G,BD46EXX1G-M,BV1LB028,BD226XXG-M,BD46XX1G,BU7250G,BD71L4LG-1,BR24G64FVM-5,BR24G64FVM-3,BA4580R,BR24H08FVT-5AC,BD8158FVM,BU7251SG,BD9C401,BV1LB045,BR93G46F-3A,BR93G46F-3B,BD50C0A,BD750L2,BU7251G,BR93H56RF-2C,BR25H32FVT-5AC,BD87A34FVM,BR24H04FVM-5AC,BD52XXG-2C,BU7291G,BAXXBC0(W),BD9A100MUV,BD9B500,BR24HXXX-5AC,BR93G46FVM-3,BU48XXG,BR25A256FVT-3M,BUS1DJC0GWZ,BA2902YXXX-M,BR93AXX-WM,BR24A08FJ-WM,BD49EXXG,BD95602MUV,BR25G320FVM-3,LMR1801HFV-LB,BR24G32FVM-5,BV1HB045EFJ-C,BR93G66FVT-3A,BR93G66FVT-3B,BR24G1MF-3A,BAXXCC0(W),BU9829GUL-W,BD9A400,BA4584YFV-M,BD9E302EFJ,BR24G02F-3A,BD22621G-M,BD46XX2G,BR24G32FVM-3,BR25H02FJ-5AC,BU5265HFV,BR24G01FVT-3,BD2201GUL,BR25A1MF-3M,BR24H2MFJ-5AC,BD6529GUL,BR93A66RF-WM,BD750L5FP-C,BD82039FVJ,BD9D322QWZ,BR93HXX-WC,BR25H2MF-5AC,BD46XX5G,BD70522GUL,BD9S200MUF-C,BR93G56NUX-3,BD9E151NUX,BR24G128F-3,LMR982FVM,BD52XXG,BD9D320EFJ,BD9E303EFJ-LB,BH2226FV,BA4560R,BV1LB300FJ-C,BUXXSD2MG-M,BR24G128F-5,BA2902YXXX-C,BA4560YXXX-M,BV1LB085,BD4271HFP-C,BD9C601,BA4584R,BD45XX1G,BU7294S,BR24G08FVT-3,BD90640EFJ-C,BD52XXG-2M,BDXXIC0MEFJ-M,BR24G02FJ-3A,BU7271G,BU2506FV,BD9D323,BD1HD500HFN-C,BR93H66RFVT-2C,BD9D322,BD7LS08G-C,BD9D321,BD9D320,BR24A64F-WM,BR93G46FVM-3B,BR93G46FVM-3A,BR25H1MFVT-5AC,BD9F500,BV1LC300,BD8311NUV,BU7233SF,BHXXSA3,BR25H640FVM-2AC,BR24A02FJ-WM,BR93G46NUX-3A,BU9897GUL-W,LMR931G,BR25G320F-3,BR93G46NUX-3B,BM2LB110,BV1LC085EFJ-C,BR24G01F-3A,BD9B301MUV-LB,BAXXBC0,BD7562,BR24G01FVM-3A,BA9741F,BR93A56RFVT-WM,BD45EXX2G-M,BR24G08FJ-3,BD82040FVJ,BR24G64NUX-5,BR24G64NUX-3,BD9B100MUV,BR24H128F-5AC,BR93G56FVT-3,BU7244YFV-C,BR93G76FJ-3,BU34DV7NUX,BR24TXX-3AM,BU7464SF,BA1117,BD33C0AW,BU7232YFVM-C,BUXXJA2,BR93G46F-3,BR24G16NUX-3,BV2HC045EFU-C,BD2222G*,BU7275SHFV,BU33DV7NUX,BR25G320NUX-3,BD90302,BA9743A,BD9S000NUX-C,BR24G16FVT-3,BD7542,BR24G16FJ-3,BD4271,BR93A86RFVM-WM,TLR344,BD4269,BR24H128FVM-5AC,BD9P233MUF-C,BR25H160FVM-2C,BU1S12S1BG-LB,BD49LXXG,TLR342,BD8317GWL,BD9035AEFV-C,LMR821G,BD95602MUV-LB,BD9P255EFV-C,BU46KXX2G,BD9B100,BR25H020FJ-2C,BR25H02FVT-5AC,BR24G512FJ-3A,LM2904,BD1HC500FVM-C,BV1LB010,LM2901,LM2902,BA4584FV,LM2903,BR24H16F-5AC,BU7231SG,BA9743AFV,BD9C401EFJ,BR93G66FVT-3,BR25H010FVT-2C,BU9889GUL-W,BD22641G-M,BD9B600MUV,BU7205SHFV,BD2242G*,BR24G128NUX-5,BR24G512FVT-3A,BD3021HFP,BR24G128NUX-3,BD9611MUV,BU7205HFV,BD37A41FVM,BD87A29FVM,BD9B333,BD3570Y,BR25H256NUX-5AC,BV1LC105,BA178MXX,BM2LB300,BR24G04FVT-3A,BD9D300,BU46KXX4G,BV1LB010FPJ-C,BD9555FVM-C,BR24G512FJ-5A,BRCG016GWZ-3,BR93A56RFJ-WM,BD1LB500,BR24G08NUX-3,BR93H76RFVT-2C,BUXXSD5W,TLR341G,BRCB008GWZ-3,BR24G512FVT-5A,BD48LXXG,BU7253SF,BR24T512F-3AM,BR25H320FVM-2C,BR93H76RFJ-2C,LMR822,BR24G1MFJ-3A,BR25H128FJ-5AC,BR24H02FVT-5AC,BR24G01NUX-3A,LMR824,BR25G640FVT-3,BD12730G,BD82042FVJ,BR93G76FVM-3A,BD9152MUV,BR93G76FVM-3B,BA14741,BD80C0A,BR25G128FVM-3,BU7421SG,BR25H128F-5AC,BA2901YXXX-C,BD2266G-M,BD9S400,BD9P135,BR24G01NUX-3,BR25H16FJ-5AC,BDXXKA5(W),BD7541SG,BV1HB045,BD9S100NUX-C,BR24H512FJ-5AC,BR25G512F-3,BR93A76RFVM-WM,BDXXIA5,BM2LB110FJ-C,BR25H64FVT-5AC,BR24G1MFJ-5A,BR24G04FVM-3A,BR25H080FVM-2C,BR24G08FVM-3,BD12734,BU45KXX4G,BD12732,BD9E100FJ-LB,BDXXHA3MEFJ-M,BD1HC500HFN-C,BR25H640FJ-2AC,BD87A28FVM,BV1LC150EFJ-C,BA3474RFV,BR24H32FJ-5AC,BR93A46RFJ-WM,BR93H66RF-2C,BD9P155,BR25H08FJ-5AC,BV2HC045EFU－C,BD71L3SHFV,BDXXHA3MEFJ-C,BD90302NUF-C,BU9832GUL-W,BD6528HFV,BR24G04FVM-3,BDXXIC0,BR25H320F-2C,BD9G401EFJ-M,BR93GXX-3,BD00D0A,BA82904YXXX-C,BD9E104FJ,BR93A66RFVT-WM,BD9E151,BD33C0A,BU45KXX2G,BD37A19FVM,BR24G08FVT-3A,BD90C0A,BR93H46RF-2C,BU7475SHFV,BD99011,BD9150,BD9151,BD99010,BR25H32NUX-5AC,LMR341G,BA9744,BA9741,BRF0520A,BU9891GUL-W,BD2233G,BD9A101MUV-LB,BR25G256FVT-3,BR25H080FJ-2C,BDXXGA3,BD90C0AW,BU7442S,BUXXTA2W,BR24G04NUX-3,BR24H04NUX-5AC,BR25A256F-M,BV1LC105FJ-C,BAXXJC5(W),BR93G46FVT-3A,BR93G46FVT-3B,BDXXGA5,BR93G86NUX-3,BD9A302QWZ,BV2HX045EFU-C,BD9A300MUV,BD82044FVJ,BUXXJA2DG-C,BD9G341AEFJ-LB,BD2232G,BDXXLA5MEFJ-M,BR25H08FVM-5AC,BD47XXG,BA2107G,BR25A512FVT-3M,BR25H160FVT-2C,BA2903YXXX-C,BR24H32FVM-5AC,BR25HXXX-2C,BR25H02NUX-5AC,BU7444F,BD99A41F,BR25H1MF-5AC,BM2LC105,BD7LS97G-C,BR25H020F-2C,BD2264G-M,BU7495HFV,BD49KXXG,BR93G66F-3A,BR93G66F-3B,BD8306MUV,BV1LB085FJ-C,BR24G128FVM-5,BR24G128FVM-3,BDXXGC0,BA2901YXXX-M,BAXXCC0,BD9E100,BD9E101,BU33UV7NUX,BD9E104,BD9P105,BR93H56RFVM-2C,BDXXHA5MEFJ-M,BR24G02FVM-3A,BA3474YFV-C,BD7561SG,BR93G66NUX-3,BR25G320FJ-3,BR25H32FJ-5AC,BA4564WFV,BU7421G,BR93G46NUX-3,BA3474F,BA8391G,BR24A16FJ-WM,BU45LXX2G,BD95830MUV,BD45XX2G,BD48EXXG,BR93G66NUX-3A,BR93G56FJ-3,BD9PXX5EFV,BRXXXXXX-5,BD9S012NUX-C,BR25H640F-2AC,BD9S000,BR93G86NUX-3A,LMR321G,BU7244F,BA2904YXXX-C,BR93G66NUX-3B,BR93G86NUX-3B,BR24H16FJ-5AC,BU7244S,BD9P205EFV-C,BU7462S,BU7486S,BH2227FV,

2019年11月 - ROHM - 选型指南 - Ver.4.0 代理服务技术支持采购服务

【IC】罗姆电源IC选用攻略！助力打造更高效、更可靠的电源系统

作为全球知名的半导体制造商，罗姆凭借其卓越的产品和技术，在电源管理领域扮演着举足轻重的角色。本文将为各位工程师带来罗姆在电源管理领域的技术及产品介绍。罗姆的电源管理IC包含线性调节器、开关调节器、电源管理开关IC及系统电源等多个种类。

2024-10-30 - 产品代理服务技术支持采购服务

【产品】高频率(1.8MHz)降压型开关稳压器BL9342，可提供单路最大0.6A高效率输出

上海贝岭推出的BL9342是一款内部集成有高边高压功率MOSFET的高频率(1.8MHz)降压型开关稳压器。提供单路最大0.6A高效率输出，以电流模式控制方式达到快速环路响应。宽范围输入电压（4.2V至40V）可实现各种降压型电源变换的应用。

2022-02-15 - 产品代理服务技术支持采购服务

ZCC2480 80V,480KHz,1.5A降压型电源

描述- ZCC2480是一款高效、低功耗的降压型开关稳压器，适用于宽范围的输入电压（4.5V至80V），提供高达1.5A的输出电流。该产品采用电流模式控制，具备热关断保护和逐周期过流保护等功能，适用于高电压功率转换、分布式电力系统、汽车系统和工业电力系统等领域。

型号- ZCC2480

2020/8/31 - 至诚微 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

LM2862 60V, 480KHz, 0.5A 降压型电源

描述- LM2862是一款60V宽输入电压范围的降压型开关稳压器，具有0.5A输出峰值电流，内部集成功率MOSFET，固定480KHz开关频率，陶瓷输出电容稳压，逐周期过流保护和热关断保护等特点。适用于高电压功率转换、汽车系统、工业电力系统、分布式电力系统和电池供电的系统。

型号- LM2862XM6-ADJ/TR,LM2862

2023-12-28 - 华冠半导体 - 数据手册代理服务技术支持采购服务

输入电压0~45V的开关稳压器LM2576S-3.3，采用TO-263-5封装，输出电流7.5mA

SLKOR推出LM2576S-3.3开关稳压器，输入电压范围为0V至45V，输出电压固定为3.3V，输出电流为7.5mA，开关频率为52kHz，封装为TO-263-5，适合许多应用场景，如微控制器电源、医疗设备、工业电源和仪器仪表电源等。

2023-10-29 - 产品代理服务技术支持采购服务

NISSHINBO可提供LDO、复位IC、开关稳压器等电源IC用于ADAS 、车身电子ECU等，助力汽车安全舒适地行驶

⽇清纺微电⼦的车载产品在20世纪90年代早期被用于汽车导航系统和汽车音响后，开始被用在汽车各种地方，如LDO稳压器 (线性稳压器)、复位IC (电压检测器)、DCDC转换器 (开关稳压器) 等，至今已有20年。确保恶劣温度条件下的稳定操作和高品质，让客户安心安全。⽇清纺微电⼦的电源IC帮助汽车安全舒适地行驶。

2023-07-02 - 原厂动态代理服务技术支持采购服务