電荷泵雙極電源的PCB布局是什么樣子的

在本文中，我們將介紹用于低噪聲±5 V無電感電源的PCB設(shè)計(jì)。

在您閱讀本文之前，我建議您先看看前兩篇文章;第一個(gè)提供了一些有用的背景信息，第二個(gè)討論了與本文中介紹的PCB布局相對(duì)應(yīng)的原理圖。

無電感的升壓和反相：電荷泵電源

設(shè)計(jì)電荷泵雙極電源

PCB布局始終是從概念到功能電路板的重要一步，但是在處理開關(guān)電源電路時(shí)應(yīng)特別小心。您希望降低噪聲并改善散熱性能，這兩個(gè)目標(biāo)都可以通過應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)布局技術(shù)并遵循數(shù)據(jù)表中的布局建議來實(shí)現(xiàn)（如果數(shù)據(jù)表中沒有建議且您對(duì)PCB沒有太多經(jīng)驗(yàn)布局，你可能想要考慮一個(gè)不同的部分。）

在我們開始之前，這里是完整的布局（頂部和底部;所有部分都在頂部）：

底部主要用作接地層。

LTC3265

我的電荷泵電源的核心部分是LTC3265來自Linear Tech/Analog Devices。它有兩種封裝形式：TSSOP和DFN。 TSSOP很小但至少它們有突出的引線。我自己組裝了這塊板子，如果你打算這樣做，我絕對(duì)推薦TSSOP。

如您所見，它有一個(gè)導(dǎo)熱墊。重要事項(xiàng)：當(dāng)IC具有這種暴露（也稱為熱）焊盤時(shí)，它通常是接地連接，但根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，這些IC在正常引腳之間也至少有一個(gè)接地連接。因此，您可以避免將裸露焊盤接地（盡管我當(dāng)然不建議這樣做）。

與LTC3265相比，裸露焊盤是唯一的接地點(diǎn)“ pin，“如果裸露焊盤和地節(jié)點(diǎn)之間沒有良好的連接，那么你將遇到問題。您可以查看文章“裸露焊盤封裝的模板設(shè)計(jì)”，了解如何確保裸露焊盤具有適量的焊膏。

當(dāng)我接近布局結(jié)束時(shí)，我意識(shí)到我沒有方便的方法將熱墊連接器封裝在一個(gè)大的銅區(qū)域。幸運(yùn)的是，在我的情況下它并不重要，因?yàn)槲也恍枰诟邷叵虏僮麟娐钒?，因此我確信我將從六個(gè)過孔中獲得足夠的熱釋放;這些會(huì)將熱量傳遞到電路板底部的接地層。如果您需要最大化熱傳遞或者如果沒有電路板的底部，請(qǐng)確保在LTC3265的兩個(gè)短邊附近留出一些空的空間，以便您可以將熱墊連接延伸到一些大的銅澆注。

電感

當(dāng)我布置開關(guān)穩(wěn)壓器時(shí)，我首要關(guān)注的是電感。開關(guān)動(dòng)作總是導(dǎo)致高頻率的存在;即使開關(guān)頻率本身相當(dāng)?shù)?，快速開/關(guān)轉(zhuǎn)換也包含高頻能量。

更多的電感意味著更高的頻率阻抗，因此應(yīng)盡量減少電感。 PCB走線的電感與走線的長(zhǎng)度成正比，與寬度成反比。因此，我們通過制作短而寬的走線來降低電感（和電阻）。您可以在下面看到兩個(gè)示例。第一個(gè)例子是我的布局，第二個(gè)是數(shù)據(jù)表中的推薦布局。

這是原理圖，因此您可以看到哪些參考指示符（在我的布局中，而不是數(shù)據(jù)表的布局）對(duì)應(yīng)于哪些組件。

點(diǎn)擊放大。

制造注意事項(xiàng)

我的計(jì)劃是使用焊膏和熱風(fēng)槍組裝這塊電路板。這是一種使用表面貼裝元件的低成本且相對(duì)簡(jiǎn)單的方法，但您必須提前計(jì)劃。如果我希望手工組裝電路板，我會(huì)盡量避免小于0805的電路板。您還會(huì)注意到我有一個(gè)典型的0.1英寸接頭而不是USB Micro-B足跡。那是因?yàn)槲业腗icro-B連接器實(shí)際上是一個(gè)分線板。如果您打算自己組裝PCB并且需要Micro-B連接，我強(qiáng)烈推薦這種方法，至少在原型階段。

我通常使用四層板，因?yàn)樾阅軆?yōu)越，路由更加簡(jiǎn)單，但在這種情況下，不需要四層，因?yàn)槁酚刹⒉粡?fù)雜，并且因?yàn)殡娐钒逯恍枰粋€(gè)接地層（即沒有電源層）。此外，雙層板允許您使用OSH Park的Super Swift服務(wù)，我認(rèn)為這是低成本，快速轉(zhuǎn)換PCB制造的絕佳選擇。

我最近了解到存在鉍基焊料。這種類型的焊料非常適合原型設(shè)計(jì)，因?yàn)樗谳^低溫度下熔化 - 在我使用的產(chǎn)品中為138°C，相比之下含鉛焊料為~183°C或典型無鉛焊料為~220°C 。我使用基于鉍的焊料來組裝無電感雙極電源，我只能說我永遠(yuǎn)不會(huì)回到其他東西。低熔點(diǎn)使我能夠在組件上組裝較少的熱應(yīng)力（并減少對(duì)自己的心理壓力），并且返工更容易，更快（同樣壓力更?。?。

結(jié)論

我已經(jīng)組裝并測(cè)試了這種電荷泵電源，我對(duì)結(jié)果非常滿意（將在即將發(fā)布的項(xiàng)目文章中公布）。這是一個(gè)簡(jiǎn)單而緊湊的解決方案;我的PCB只有~1.3平方英寸。如果您將此電路視為可以并入更大PCB的子系統(tǒng)，并且如果您消除了僅原型組件，它會(huì)變得更小，因?yàn)槟梢韵齁1，C1，POT1，J2，J3，J4和TP3 -5。無論何時(shí)我需要用于低電流模擬或混合信號(hào)電路的對(duì)稱軌道，這肯定會(huì)成為我的首選解決方案。