单层印刷电路板 (PCB) 广泛应用于大型电器、家用空调、家用音响、扬声器以及其他小型家用电器。与多层电路板相比，单层 PCB 易于构建，而且具有成本效益，生产周期短。易于使用和 BOM 成本效益在家用电器和智能应用中非常重要，所以工程师希望在这些应用中实现单层印刷电路板 (PCB) 布局。
大多数工程师遵循 PCB 布局的黄金法则：将输入电容器尽可能靠近 IC 放置，并使输入电容器、VIN 引脚和 GND 引脚形成的电流环路尽可能小，以降低噪声和 EMI。
图 1 关键电流环路
在采用传统引脚排列的器件中，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，需要改变 PH/SW 引脚布线，以免妨碍 CIN 和 IC 的连接。为此，我们可以将 PH/SW 布线移至底层，或使用多个 0 欧姆电阻器连接布线。但是，双层 PCB 成本远高于单层 PCB，而且添加 0 欧姆电阻器将增加 BOM 成本。
优化型引脚排列允许工程师将输入电容器放置在足够靠近 IC 的位置，而且无需将 PH/SW 移至底层或使用 0 欧姆电阻器。图 2 分别提供了传统引脚排列和优化型引脚排列中的“SW”位置。
图 2 传统引脚排列与优化型引脚排列
下面以 TPS62933 3.8V 至 30V、3A 同步降压转换器（采用优化型引脚排列）为例，说明如何实现单层 PCB。图 3 比较了 TPS62933、TPS54335A 和 TPS54302 的 EVM 参考设计。显而易见，TPS62933 可以轻松实现单层布局，同时 TPS62933 的 EVM 参考设计具有最小的 PCB 解决方案尺寸，并且无需任何过孔或底层布线。此外，TPS62933 具有出色的 EMI 性能和稳健性，其优化型引脚排列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 的关键电流环路比较
图 4、5 和 6 分别展示了 TPS62933 的 EVM 原理图、参考 PCB 布局和 BOM（含解决方案尺寸），并说明了如何实现单层 PCB 布局。更多有关布局指南的详细信息，请参阅数据表。
图 4 TPS62933 的 EVM 原理图
图 5 TPS62933 的参考 PCB 布局
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元件 |
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，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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其他元件 |
0603 封装 |
1.6mm * 0.8mm，10x |
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总尺寸 (mm^2) |
包括元件和布线间距 |
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，优化型引脚排列降压转换器可帮助您轻松实现单层 PCB 布局并改进 EMI。
