6 PCB 布局技巧

除了上一節(jié)中給出的注意事項(xiàng)外，還需注意一些其他細(xì)節(jié)。與周圍的 PCB 相比，穩(wěn)壓器可被視為“點(diǎn)”熱源。如圖 6-1 所示，熱量將從該熱源徑向傳播。您可以將熱流視為一個(gè)“比薩餅”切片，如圖所示。在我們給出的示例中，熱量沿著 PCB 的銅平面流動(dòng)。為了獲得良好的熱性能，請(qǐng)勿阻礙該徑向路徑，這一點(diǎn)很重要。

從這個(gè)模型可以了解到兩個(gè)要點(diǎn)。首先，切片的“尖端”應(yīng)與熱源連接良好，以便整個(gè)切片有效地充當(dāng)散熱器。這意味著應(yīng)避免在器件附近的熱平面上形成切口。這也意味著應(yīng)嘗試將非關(guān)鍵元件放置在熱源的對(duì)面。其次，不可能完全不破壞熱平面，因?yàn)楸仨毰c穩(wěn)壓器以及關(guān)鍵外部元件進(jìn)行連接。該模型表明，應(yīng)盡可能沿徑向形成切口。圖 6-2 同時(shí)顯示了良好和不良實(shí)踐的示例。

此主題將在采用倒裝芯片封裝的 LMR33630-Q1 的示例布局（如圖 6-3 所示）中繼續(xù)探討。這顯示了一種類似的策略，即從中心放射出的厚而寬的布線。

良好散熱設(shè)計(jì)的另一個(gè)方面是如何處理多個(gè)熱源。對(duì)于開關(guān)穩(wěn)壓器，轉(zhuǎn)換器和電感器都將耗散功率。良好的電氣設(shè)計(jì)通常要求將這些元件貼近彼此放置。事實(shí)證明，將發(fā)熱元件放得過近對(duì)熱性能產(chǎn)生的影響超出預(yù)期。發(fā)熱部件的“熱足跡”約為元件封裝面積的 18 倍，如圖 6-4 所示。熱足跡是 PCB 中受封裝輻射和對(duì)流影響較大的區(qū)域。如果允許這些足跡重疊，元件溫度將急劇升高。當(dāng)封裝變得接近封裝尺寸的兩倍時(shí)，影響最為顯著。圖 6-5 顯示了可證明這種非線性效應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

請(qǐng)注意，若要實(shí)現(xiàn)直流/直流轉(zhuǎn)換器的良好 PCB 布局，不能僅考慮熱因素。某些關(guān)鍵元件需要在同一側(cè)靠近轉(zhuǎn)換器放置。此外，開關(guān)節(jié)點(diǎn)上的寬布線可能會(huì)使 EMI 問題復(fù)雜化。轉(zhuǎn)換器電感器也會(huì)耗散大量功率。然而，它通常需要靠近器件以盡可能地減小開關(guān)節(jié)點(diǎn)面積。換而言之，必須找到折衷方案，任何好的工程設(shè)計(jì)都是如此。您可在穩(wěn)壓器數(shù)據(jù)表中找到良好的整體 PCB 設(shè)計(jì)的適用資源，并且應(yīng)始終遵循其中的建議。表 6-1 總結(jié)了一些良好的熱 PCB 布局的最佳實(shí)踐。