【技术】电源PCB布局注意事项总结
电源作为系统应用中给其他功能供电的模块，有着十分重要的地位。在电源设计中，好的PCB设计能够优化电源效率，缓解散热压力以及降低噪声，保证电源的输出准确而稳定。目前工业、车载、通信、消费类等各类产品应用都提出了小型化、智能化的需求，相应这些系统对电源方案提出了小型化的要求。本文芯洲科技针对板上电源的PCB布局进行总结，形成了可供参考的电源PCB布局注意事项。
1.PCB布局基础原则
电源的位置选择
首先对于板上电源，需要在系统布局初期就考虑其位置。一个重要的原则是电源需要放置在负载的附近，防止PCB走线过长，造成负载端的实际电压与电源设定的输出电压压差过大，影响供电精度，动态负载响应变慢，电源效率降低。除了位置，还需要对电源面积有合理的预估，否则很多必须遵守的PCB布局准则无法实现，电源的工作性能无法保障。
同时，如果系统有风扇散热，将电源放置在出风口，有助于电源散热，提升电源效率。为了保证风扇散热的有效性，需要考虑散热路径，保证高的无源器件（如电感、电解电容等）不会阻碍矮的有源器件（如MOS管、PWM控制器等）的散热通道。
多层PCB的设计
在多层板设计中，建议在大电流层（如输入电压或者输出电压）和敏感的小信号层之间加一层地或者直流电压层，做为屏蔽层。地层或者直流电压层能够有效的把敏感的小信号和功率回路进行隔离，防止对小信号产生干扰。对于地层或者直流电压层布局，基本原则是尽量少走线，保证整个层是一个整体，不被切割。必须要走线的话，也要保证这些线和功率层的大电流布线方向一致，减少干扰。
表格1 推荐的PCB层设计及不良设计
表格1不良设计中，小信号层被夹在地层和大电流层之间，这样会增加小信号层和大电流层间的电容耦合，小信号容易受到干扰。
2.功率器件布局
开关电源电路由功率回路和小信号控制回路组成。功率回路包括流经大电流的器件，例如电感、电容、MOS管等，这部分器件需要优先布局。小信号控制回路包括反馈电阻、补偿网络、频率设定、过流设定等，这部分器件一般放置在电源芯片特定的位置。
功率线路线宽计算
由于功率线路流过的电流较大，如果线宽太小，会造成线路损耗增加，PCB温度升高。
适用于电流有效值从1A到20A的线宽计算，其中W是线宽，单位为mil，I是电流，单位为A，Tcu是PCB的铜重量，单位是OZ。以5A电流，1OZ的铜重量为例，对应的最小线宽是120mil。
以下是线宽的经验公式：
大电流变化率的回路布局
所有的元器件，包括PCB走线都会存在寄生电感、寄生电容和寄生电阻。大电流变化率会在寄生电感上产生电压尖峰，电压尖峰会增加元器件的耐压要求，同时向外传播干扰，降低EMI测试通过的可能性。
图1 Buck电路基本结构
图1给出了Buck电路的基本结构，首先用绿线画出上管开通时的电流路径，然后用红线画出上管关闭时的电流路径。电路当中只有一种颜色的部分就是大电流变化率的回路。这种方法对所有的电路拓扑都适用。
图2 Buck电路大电流变化率回路
如图2所示，蓝色部分为Buck电路大电流变化率回路，需要确保这个回路的地和地平面分离，单点连接。回路中的高频去耦电容一般取值范围在0.1μF到10μF，类型为X5R或者X7R的陶瓷电容。高频陶瓷电容的特点是寄生电感和寄生电阻小，能够给大电流变化率的电流提供良好的路径。
图3 boost电路基本结构
图4 boost电路大电流变化率回路
和Buck电路类似，对于Boost电路也可以采用一样的方法进行分析和布局。图3、图4分别出给了Boost电路的基本电路结构，大电流变化率回路。
高电压变化率节点布局
开关电源中，开关管MOS和续流二极管或者同步整流MOS管中间的节点电压在地和高电压之间不断切换，电压变化率很高，这个节点上的振铃电压是EMI噪声的主要产生源。为了防止噪声耦合到对噪声敏感的小信号线路，需要将开关节点的面积尽量减小。但是这个节点流经的电流很大，这里的铜有助于MOS管以及二极管的散热，所以这个节点也不能太小。
图5 SCT2360 - 12V输入5V输出6A负载原理图
因此在多层板设计中，最好在开关节点的下一层铺一块地平面，提供额外的隔离，防止噪声的传播。以SCT2360为例，电感L1和SW的距离较近，SW节点铜皮的面积在保证散热的前提下尽量小，降低噪声的传播能力。同时，BST和SW相连的环路控制在最小。这也得益于芯洲科技在设计芯片时就考虑到该问题，将SW和BST布局在相邻管脚。
图6 SCT2360布局示例
高频滤波电容布局
高频滤波电容是一个非常重要的器件，其主要给大电流变化率回路提供通路，并在降低电压应力等方面起重要作用。以SCT2360为例，电容C3放置在离芯片的VIN PIN和PGND PIN最近的地方，直接通过短而粗的线相连。
表格2 高频滤波电容布局示例(无过孔)
表格3 高频滤波电容布局示例(有过孔)
多个电源布局
如果系统中存在多个供电电源共用一个输入源，同时这些电源相互间不是同步工作的，那么需要将这些电源的输入供电走线分开，防止各个电源之间的共模噪声通过输入及地进行传播，互相干扰。
表格4 多个电源布局示例
总结
80%的电源设计问题来自于PCB布局问题。前期在PCB布局中投入足够的时间，能有效的降低后期电源调试时间，缩短开发周期。SCT23xx系列产品，在芯片PIN脚的优化，可帮助客户实现最优的PCB布局，达到最佳的电源使用性能。
芯洲科技在电源芯片细节方面极致追求，持续推出更多优秀的电源芯片产品，赋能客户实现最佳解决方案。
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Nisshinbo（日清纺）车载用芯片选型指南（中文）
目录- 公司简介 品质等级及长期供货计划 车载应用框图 车载用芯片推荐产品 产品封装一览 产品索引
型号- R1515,R1516,R1513,R1514,NJW4182-T1,R1517,NJU7089,R1518,RP115-A,R1513-K,RP130-A,R3134,R1511,R5109-J,R1510,R1191,NR4250-P,NJG1187KG1,NJW2369,R1513-A,R5109-A,R1190,NSNJ9205,R3120XXXXA-A,R1526,R3151XXXXE-A,R1524,R1525,R3119XXXXA-J,NV3601-P,NJU7077,NJU7870,R1524-K,NA1150,NSNJ9208,NC2905-P,R3500-A,R8156,R1524-A,R8153,R8152,R1273-A,R3500-K,R8155,R8154,RN5T569,R3150XXXXB-J,R8151,RP550,NV3601-Q,R8150,NJG1814MD7,R1245-J,NJG1175KG1,NJU77701,NJG1159PHH-A,RP108,R3154,R3152,NJW4760,R3151,R1260-A,R8160,NJG1801AKGC-A,NJG1182UX2,R1260-K,R1245-A,NJW4106-T1,R3120XXXXE,R3151XXXXF-A,NV3600-P,NJU7890,NSNJ9200A,NV3600-Q,R3120XXXXA,R1540,R5106,R5107,R1525-K,NJG1804K64,R5108,R5109,NJG1150UA2,R5104,R5105,R1540-K,NJG1815AK75-A,R3160,NJU72015,R1525-A,R1272-A,R5114-K,NJW4171-T1,R1540-A,R1272-K,NL6012,R5114-A,R8315XXXXA,NJW4105-T1,RP550-A,NV3601,R8315XXXXB,R8315XXXXE,R1560-A,R8315XXXXF,NV3600,NJG1681MD7,R1276,NJG1669MD7,R1511-K,NJG1155UX2,R1278,R1560-K,NJW4107,NJW1871,NJW4106,NR1640,NJW4105,NR4252-P,NJW4104,R1272,NJM2369,R1511-A,R1273,R8300XXXXA,ND1433,R1270,R1150,R1271,MUSES8920A,R8300XXXXE,R8300XXXXG,NR1640-Q,NR1640-P,NJM41001,NJM41005,R5524,R5115-K,R8359,R8358,NJG1684ME2,R5523,R8355,RN5T5611-K,NJW4116,R8357,R8356,R1163,R1271-A,NJW4110,NR1700-P,NJG1818K75,NJM2815,NJM2816,R1271-K,RP510,R5115-A,NP8700-P,PR550,R1561-A,R3118,R3117,R3116,NJM2904B,R1561-K,NJG1144KA1,NJM8208,R1290,R3152-A,R1170,NJW4203,NR4254,R1294,R1171,R1172,NJM2903,R8360,R3152-K,RN5T569-A,RP108-A,R1278-K,NJU72060,NJU71091,NR4250,R5116-K,NJG1801BKGC-A,NJU71094,NR4252,R3121XXXXE-A,NJM11100-T1,R1500,R1501,R1180,NT1192FAAE1S,R3121,R3121XXXXE-K,R1270-A,NJM2119,R1270-K,R5116-A,R1278-A,NJW4750-T1,R3150XXXXA-J,NP4271,R1517-K,NJM2879-H,R3117-A,R5105-J,RN5C750,RP111-A,R1517-A,RP510-A,R1114,RP510-K,NR4254-P,R3120XXXXE-A,NJW4142,NJW4140,RP111-J,R5105-A,NC2905,NJU77572,NJG1187AKGC-A,R3151XXXXA-A,NC2780-P,NJU8759A,NC2780-Q,NJU7907A,R5117-K,R1245,R3119XXXXE-J,NJG1186PJL,R5117-A,NJW4830,R3150XXXXF-J,RP506-A,NJM11100,NJG1809ME7,NJW4154,RP154,RP506-K,NJU72090,NJM8080,RP171-J,R1518-K,R3154-R,R3116-A,NJU72097,R5106-J,NJG1802K51,NJM8087,NJW4119,R1518-A,RP171-A,R5106-A,R3154-A,R1130,RP506,NJM12884,NJG1173UX2,RP170,RP171,R1276-K,R3151XXXXB-A,NJU77552,R3121XXXXG-A,NJG1801K75,NJM8532,R1276-A,R5110-K,NT1189GDAE3S,R3121XXXXG-K,NJW4133,R1260,NJW4132,R5110-A,NJU7046,NJU7047,NJU77242,RP132-J,NJG1170UX2,R3119XXXXA,NJW4152-BA,R3119XXXXE,R5117,R5107-J,NJG1806K75,RP132-A,NJG1817ME4,R5114,NJW1871A,R5115,R5116,R3160-A,R5110,R5107-A,R5111,R3121XXXXG,R5112,RN5T5611,R3121XXXXA,NP8700,NT1191GEAE3S,NJG1815K75,R3121XXXXE,NJW4182,NJG1169UX2,NJU7367B,R3151XXXXE,R1526-K,R3151XXXXF,R3151XXXXA,R1560,R1561,R3151XXXXB,NJW4868,R3500,R1526-A,NJW1241,NJW1240,R5111-K,NJG1812AMET-A,NJW4750,R3160-K,RP111,R5111-A,RP115,NJU77582,R3118-A,NJW4107-T1,RP154-A,R1211,R5108-J,NJG1161PCD,R5108-A,NC2780,NJW4841,NJG1682MD7,NJU7907B,R3118-K,NR1700,NJU7057,NJW4175-T1,R3121XXXXA-A,NM12884-H,R3121XXXXA-K,R3150XXXXE,R3150XXXXF,R1580,R5112-K,NJU77903,NJM2879,RP130,NJW4175,NP4271-P,RP132,R5112-A,R3150XXXXE-J,NJW4171,R3150XXXXA,R3150XXXXB
南芯科技新发布单芯片车载摄像头PMIC系列，为更高级别的智能驾驶提供支持
南芯科技推出高性能车载摄像头PMIC系列，集成多颗降压转换器和LDO，实现高集成、高效率和高可靠性。该系列通过AEC-Q100认证，支持电池和同轴电缆供电，适用于多种车载摄像头模组，助力提升ADAS系统集成度。
产品 发布时间 : 2024-10-11
纳芯微电子-汽车电源芯片介绍
型号- NSE34050D-Q1,NSR10AXX,NSR7808-Q1,NSR35XXX-Q1,NSL21630,NSL21631,NSE11409-Q1,NSL21610,NSR31XXX-Q1,NSE34050Q-Q1,NSRXXX-Q1,NSE34050S-Q1,NSE5501-Q1,NSL21611,NSR31XXX,NSR33XXX-Q1,NSL2163X,NSR33XXX,NSL2161X,NSR35XXX
【IC】南芯科技新发布单芯片车载摄像头PMIC系列SC6201Q，为更高级别的智能驾驶提供支持
SOUTHCHIP南芯科技宣布推出专为车载摄像头模块设计的高性能电源管理芯片 (PMIC) 系列。凭借“高集成、高效率、高可靠”的优势，该 PMIC 系列仅用单颗芯片即可实现安全高效的车载摄像头电源管理，助力客户提升ADAS系统的集成度，为更高级别的智能驾驶提供支持。
产品 发布时间 : 2024-09-30
纳芯微公司介绍
型号- NCA8244-DTSTR,NCA8245-DSWTR,NSI6602,NCA1051,NSI1312,NCA9617,NSI8308X,NCA8244,NSM2017,NSI6611X,NSM2018,NSM2019,NSM2013,NIRS485,NSI6801X,NCA8T245-DTSXR,NSM2015,NSM2016,NSD1624-Q1,NSI6601B,NSM2011,NSI6601C,NSM2012,NSI6651X,NSI6631ASC-DWSR,NSI36XX,NSI6601MB,NSI6801L,NSI6601MC,NSI1306,NSI824X,NSI812X,NSI8308XE,NCA1042,NSI6801T,NSI6801,NSI1305,NCA1043,NSI6622X,NSR35XXX Q1,NSM201X,NSE11409,NSM2020,NSL2163X,NSD8306,NCA8244-Q1TSTR,NSD8308,NCA3491,NSD1025X,NSI8308A,NSI86XX,NSI6651ASC-DWSR,NSI68010,NSI68011,NSI1303X,NSI6851X,NSI66X1X-Q1,NSM2035,NSM2031,NSM2032,NSI6801C,NSM2033,NSIP8308X,NCA8245-DTSTR,NSD1624,NSR31XXX Q1,NSI6801B,NCA8245L-DTSTR,NSI6811,NSD731X,NSIP88XX,NSI1400,NSI6931,NSI82XXC,NSD11416,NSI826X,NCA3485,NCA8541-DTSTR,NSD56008,NSI82XX,NCA8244L-DSWTR,NSM2041,NSI6651ALC-DWSR,NSL2161X,NSI319X,NCA9539,NSI6601X-Q1,NSI6611ASC-DWSR,NSR33XXX Q1,NSI821X,NIRSP31,NSG65N15A,NSD5604,NSD122X,NSI66X1X,NSI6911,NCA9646,NSIP89XX,NCA9645,NCA9648,NCA8244-DSWTR,NSD12409,NCA8245L-DSWTR,NSD2621,NSIP87XX,NSD1015,NSI810X,NSI6601MX,NCA8T245-Q1DTSXR,NCA1042A,NSI823X,NSI6601XM,NSI1311X,NSI6602V,NSD3608,NSI6602HC,NSI6601X,NSI6602HB,NSIP1042,TL432,TL431,NSM2111,NCA84245-DTSXR,NSD1025,NCA82DS44-Q1TSTR,NIRS31,NCA8244L-DTSTR,NSI1200,NSI1042,NSI6611,NCA9306,NCA1145,NSI6602HA,NSI822X,NSI1300X,NCA1021,NCA8244-Q1SWTR,NSI6601WC,NSD262X,NSI6602B,NSI6602C,NSI6602E,NSI1050,NSIP8XX,NSI6602A
【IC】拓尔微新推8μVRMS超低噪声的工业级LDO TMI6011/6013，适用于交换机、服务器等工业智能设备
拓尔微电子TOLL新推出一款8μVRMS超低噪声、1.1V无bias超低输入电压、低压差、 快速瞬态响应的工业级LDO稳压器系列TMI6011/TMI6013两颗新品，该系列使用于交换机、服务器、小基站、工业等应用市场。
产品 发布时间 : 2024-09-10
【应用】芯洲科技为智能座舱/ADAS/OBC提供车规级电源管理芯片，轻松解决EMI及过流保护等痛点问题
芯洲科技近期上线10多款车规电源芯片产品：LDO、降压变换器、升压/升降压/反激控制器、MOS管驱动、功率保护器件、集成PMIC产品等。为智能座舱/ADAS域应用、车载动力域、车身域等各类车载应用提供全方位的电源解决方案。
应用方案 发布时间 : 2023-08-04
SGMICRO-TI/ADI/MAXIM/MPS/SILERGY/ST等信号链电源芯片对照表
描述- 圣邦微SGMICRO与TI/ADI/MAXIM/LT/Onsemi/ST/Microchip/Nexperia/MPS/TOSHIBA/ROHM/RICHTEK/SILERGY/ABLIC/Renesas/Diodes/NXP/NJM/Infineon/Allegro 等品牌的信号链、电源芯对照表。
型号- 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
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