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[参考译文] LMG3410R050:GaN PCB 布局

Guru**** 1630180 points
Other Parts Discussed in Thread: LMG3410R050
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/power-management-group/power-management/f/power-management-forum/908569/lmg3410r050-gan-pcb-layout

器件型号:LMG3410R050

各位专家、您好!

我将使用 GaN 开关设计 VSI。 我的问题在于 PCB 布局。 如 EPC 和 GaN 系统白皮书所述、最佳布局实践是使用4层电路板、VDC+使用顶层、PGND 使用中间层1。 这样、电源环路仅跨越顶部和中间层1。 由于两层之间的距离为8mil、因此与传统的横向和垂直环路相比、会有强大的自场消除功能、从而显著降低环路电感。

但是、我遇到了一个看起来相当奇怪的 GaN 系统设计。 这是4层设计。 我将 GaN 开关突出显示为黄色框

此设计使用 VDC+顶层。 中间层1用作 PGND。 但除此之外、中间层2也用作 PGND。 此外、顶层还有2个直流链路电容器、构成了一个横向电源环路。 因此、这意味着、此设计并行使用3个电源环路(顶部横向、顶部中间1垂直和顶部中间2垂直)

我将附上一张图片、以突出显示3个电源环路

白色->顶部横向回路
蓝色->顶部中间1垂直回路
粉红色->顶部中间2垂直环

由于3个环路具有不同的电感 L1、L2、L3、因此有效电源环路电感 LP 将为 L1 || L2 || L3。 这意味着电感 LP 将低于 L1、L2、L3的最小值。

但是、如果从磁通量的角度观察、这似乎是反直觉的。 所有3个环路将产生通量、该通量将"建设性地"累加、因此、有效电源环路将具有大于最小电感环路(上-中1)产生的通量。 因此、从磁通角度来看、LP 将大于 L1、L2、L3的最小值

这里发生什么事了? 为什么在该设计中使用多条 GND 返回路径? 为电源环路使用多条返回路径是否合适?(忽略并联路径所提供的电阻降低情况)。  
此外、布线 VSW 和 VDC 仅在顶层和底层上进行扩展。 它们本来可以将 VDC 和 VSW 覆铜放在中间层1和中间层2上、但实际上没有。 为什么?

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    Pranit、您好!

    非常感谢您发表此问题。 看到其他公司的不同实现方式真的很有趣。

    查看我们的 EVM 布局(例如 LMG3410R050)、我们还实现了多个电源环路。 您对并联电感导致的电感减小正确。 关于磁通、我不确定您是否可以简单地增加磁通。 您可能需要进行3D 仿真、以便更深入地了解磁通的工作原理。

    通常、多个电源环路会提高性能。

    关于您对 VSW 的问题、我不确定我是否正确理解了您的观点、但 VSW 路径在中间层1和中间层2中被 GND 路径阻止。  

    如果您有任何后续评论、请告诉我。

    此致、

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    感谢您的澄清。

    关于 VSW 走线、仅顶层和底层有 VSW 覆铜。 但是、中间1层和中间2层上没有 VSW 覆铜。

    VDC+覆铜也是如此。 顶层和底层上存在 VDC 覆铜、但中间1层和中间2层上不存在 VDC 覆铜。 有什么原因?

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    Pranit、您好!

    我现在理解您的问题。 开关节点布线和散热器之间将形成寄生电容、这可能会增加损耗。 在我们的设计中、我们尝试避免在较低层使用开关节点布线。 它们的实施非常有趣、我现在不能很好地理解。 如果您能从他们的工程师处获得答案并回圈、那将会很好。

    谢谢!

    此致、

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    感谢您的回答。 你是最棒的! )