【技术大神】基于PWM控制器ISL9444的降压转换电路PCB布局走线要点

时间： 2018-01-31 来源：世强作者：陈琪

RENESAS的子公司Intersil推出的ISL9444 是一款提供三路降压输出的PWM控制器。虽然集成了多种功能，简化了外围电路的设计，但是在使用ISL9444实现降压转换功能时，该电路的PCB布局走线需要特别关注一些问题，才能实现最优的电路性能，发挥ISL9444强大的性能，以保证产品的正常运行。

近期在实测ISL9444降压转换电路输出电压信号时，发现在同等测试条件下，PWM3路控制器输出电压信号的电源纹波指标及动态响应曲线都比其他路指标差。PWM3路输出的纹波指标为59mV，PWM2路输出的纹波指标为30mV，即PWM3路纹波指标是PWM2路纹波指标的2倍。具体的测试截图如下：

图1 PWM3路纹波测试图

图2 PWM2路纹波测试图

PWM 3路控制器与其他两路控制器电路图设计和电子元件都是一样，在对比PCB设计时发现，PWM3路电压输出的环路滤波电容接地信号过孔只有2个，回流到地的路径不足，初步怀疑与此有关。用焊锡将该输出电容接地端与旁边连接有较宽地信号及较多过孔到地的电容的接地端短接在一起，扩大PWM3路输出电容的接地信号宽度及增加到地过孔数量。如此改进后，PWM3路输出的纹波指标也如PWM2路纹波指标一样。

结合上述纹波指标异常问题，笔者进行了一些反思。ISL9444芯片的转换频率在200KHz到1200KHz范围内可调，这个范围内的转换频率是非常高的，即转换时间是非常短的。在这种转换频率下，即使是很短的传输线路也会有较大的阻抗。同时，门极峰值驱动电流在极短时间内也会上升起来。在互连阻抗和寄生电路因素影响下，会导致电流从一个器件转移到另一个器件出现电压波动。这些电压波动会降低电源转换效率，产生EMI干扰。

结合ISL9444芯片手册及实际调测经验，在进行ISL9444降压转换电路的PCB布局走线时，建议参考以下注意事项：

·输入电容，上MOS管、下MOS管、电感和输出电容优先摆放。让这些布局位置靠近的电源组件的地平面隔离开，避免相互影响。将输入的高频滤波电容靠近MOS管放置；

·power ground和small signal ground使用不同的地平面。将SGND和PGND在靠近IC的地方连接；

·由输入电容，上MOS管和下MOS管组成的滤波环路尽量小；

·保证输入电容到MOS管、输出电感和输出电容的通流路径尽量短，尽量宽；

·芯片尽量靠近下MOS管，LGATE信号走线尽量短尽量宽，芯片最好放置在一个干净的地平面上；

·将VCC_5V管脚上的旁路电容靠近管脚放置，并将该旁路电容的地接入PGND；

·BOOT管脚上的电阻、电容靠近芯片放置；

·输出电容应该靠近接收端放置，使用短且宽的铜皮连接输出电容和负载芯片；

·使用多边形的铜皮或者足够宽，足够短的路径连接上MOS管、下MOS管和输出电感，保证PHASE端与芯片的连接尽量短。避免在不必要的情况下为PHASE端提供过大的铜皮面积；

·高频切换的端口远离控制电路；

·在芯片附近建立一个独立的small analog ground，将SGND管脚连接到这个地平面。所有的小信号回流地路径包括反馈电阻，电流限制电阻，软启动电容和使能下拉电阻都应该连接到SGND这个地平面；

·将电流监测路径与PHASE端口走线隔离开；

·保证反馈路径到输出电容之间走线尽量短；

·芯片的PowerPAD上的过孔之间距离为3倍过孔半径。

技术顾问：风九

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全部评论（3）

serena Lv7. 资深专家 2019-04-23

实用
海绵宝宝 Lv7. 资深专家 2018-08-08

很实用
TAO Lv7. 资深专家 2018-01-31

学习了

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