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[FAQ] TPS62933: 如何实现单层 PCB 布局并改进 EMI?

Part Number: TPS62933
Other Parts Discussed in Thread: TPS54302, , TPS54335A

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

 

元件

器件型号

尺寸 (mm^2)

IC

TPS62933,SOT583

1.6mm * 2.1mm

电感器

74439346068,Würth Elektronik

6.65mm * 6.45mm

输入电容器

CGA5L1X7R1H106K160AC,TDK,1206 封装

3.2mm * 1.6mm,2x

输出电容器

C3216X5R1V226M160AC,TDK,1206 封装

3.2mm * 1.6mm,2x

其他元件

0603 封装

1.6mm * 0.8mm,10x

总尺寸 (mm^2)

包括元件和布线间距

22mm * 20.3mm = 446.6mm^2

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。