主题中讨论的其他器件：TPS54302、 TPS54335A
单层印刷电路板(PCB)广泛用于主要电器、家用空调、家用音频设备、扬声器和其他小型家用电器。 与多层 PCB 相比、单层 PCB 易于构建、具有有效的成本和更短的生产周期。 在家用电器和智能应用中、工程师希望实现单层印刷电路板(PCB)布局、易于使用且具有成本效益。
大多数工程师遵循 PCB 布局的黄金规则：将输入电容器尽可能靠近 IC 放置、并使由输入电容器、VIN 引脚和 GND 引脚形成的电流环路尽可能小、从而降低噪声和 EMI。
图1关键电流环路
在具有传统引脚的器件中、SW/PH 引脚通常位于 VIN 和 GND 引脚之间。 因此、为了缩短 CIN 和 IC 之间的距离、有必要更改 PH/SW 引脚走线以避免妨碍 CIN 和 IC 的连接。 我们可以通过将 PH/SW 走线移至底层或使用多个0欧姆电阻器跳过走线来实现这一点。 但是、双层 PCB 成本远高于单层 PCB、添加0欧姆电阻器会增加 BOM 成本。
经过优化的引脚使工程师能够将输入电容器放置在足够靠近 IC 的位置、而无需将 PH/SW 移到底层或使用0欧姆电阻器。 图2分别提供了传统外引脚和优化外引脚中的“SW”位置。
图2传统外引脚与优化外引脚间的关系
以 TPS62933具有优化引脚的3.8V 至30V、3A 同步降压转换器为例、展示了如何实现单层 PCB。 图3显示了 TPS62933、TPS54335A 和 TPS54302的 EVM 参考设计之间的比较。 很明显、TPS62933可以轻松实现单层布局、而 TPS62933的 EVM 参考设计具有最小的 PCB 解决方案尺寸、不需要任何过孔或底层布线。 此外，TPS62933具有出色的 EMI 性能和稳健性。 经过优化的引脚可减小关键电流环路面积、从而降低自身噪声并提高 EMI 性能。
图3：TPS62933、TPS54335A 和 TPS54302的临界电流环路比较
图4、5和6分别演示了 TPS62933的 EVM 原理图、参考 PCB 布局和 BOM (具有解决方案尺寸)、并说明了如何实现单层 PCB 布局。 更详细的布局指南可在 数据表中找到。
图4 TPS62933的 EVM 原理图
图5 TPS62933的参考 PCB 布局
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组件 |
器件型号 |
尺寸(mm^2) |
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IC |
TPS62933、SOT583 |
1.6mm * 2.1mm |
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电感器 |
74439346068、W ü Würth Elektronik |
6.65mm * 6.45mm |
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输入电容器 |
CGA5L1X7R1H106K160AC、TDK、1206封装 |
3.2mm * 1.6mm、2x |
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输出电容器 |
C3216X5R1V226M160AC、TDK、1206封装 |
3.2mm * 1.6mm、2x |
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其他组件 |
0603封装 |
1.6mm * 0.8mm、10x |
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总尺寸(mm^2) |
包括组件和布线空间 |
22mm * 20.3mm = 446.6mm^2. |
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FOM (mA/mm^2) |
TPS62933最大负载为3A |
6.717mA/mm^2. |
图6解决方案尺寸汇总
总之、经过优化的引脚排列降压转换器可帮助您方便地实现具有更高 EMI 的单层 PCB 布局。