【PCB设计专栏】MP173A HV Buck电源PCB设计要点与案例分享


MP173A

是一款700V 非隔离式高耐压降压调节器,输出电流高达 280mA,且EMI 性能较好。
此帖主要内容为简单分享某客户设计MP173A PCB布局的错误示例与其优化建议。

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图1. MP173A HV Buck原理图

分析电感电流充电回路(主功率回路):
C4 + → U1 Drain → U1 SW → L2 SW → L2 +22V → C5 22V → C5 GND →C4 GND
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图2. MP173A HV Buck PCB布局错误示范(功率电感充电回路)

此回路走大功率电流,需要尽可能减小环路路径,减小开关噪声对外辐射能量(提高系统稳定性,加快环路响应)。
而客户板PCB布局设计如图2所示,
(1) 整个功率回路较大且SW走线细长,会对外辐射较强的能量,EMI较差,同时干扰FB采样。SW应短且粗,需要铺铜减小辐射。
(2) 在功率回路中包围了FB,VCC等信号元件,SW强噪声信号易对FB采样产生干扰。
(3) 输入电容C4的GND与输出电容C5的GND距离较远,增大了整个充电回路的面积,EMI较差。

优化后的电感充电功率回路如下图3所示:

  1. 功率元器件就近摆放,输入GND与输出GND最短,缩短最小回路;
  2. 把信号采样器件放在功率回路之外;
  3. GND部分多打过孔,利于功率传输与功率器件散热。
    下图:C4 + →U1 Drain→U1 SW→L2 SW→L2 +22V→C5 22V→C5 GND→C4 GND
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    图3. MP173A HV Buck PCB布局正确示范(功率电感充电回路)

电感电流放电回路:
L2 +22V→C5 22V→C5 GND→D3 GND→ D3 SW→L2 SW
此回路也是走大功率电流,需要尽可能减小环路路径,减小开关噪声对外辐射能量(提高系统稳定性,加快环路响应)
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图4. MP173A HV Buck PCB布局错误示范(功率电感放电回路)

图4中,有几处错误:
(1) SW功率走线较细且较长,会对外辐射较强的能量,EMI较差,同时干扰FB采样。SW应短且粗,需要铺铜减小辐射。
(2) 续流二极管D3的GND距离输出电容C5的GND较远,增大了整个放电回路的面积。

修改图如下图所示:

  1. 功率元器件就近摆放,输入GND与输出GND最短,缩短最小回路;
  2. 把信号采样器件放在功率回路之外;
  3. GND部分多打过孔,利于功率传输与功率器件散热。
    L2 +22V→C5 22V→C5 GND→D3 GND→ D3 SW→L2 SW
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    图5. MP173A HV Buck PCB布局正确示范(功率电感放电回路)

欢迎大家进行讨论与补充。

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又是一篇干货分享,学习到了高压BUCK的PCB布局设计要点,硬核! :smile:

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又学习了一个知识点,Mark一下。

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