對于電源轉(zhuǎn)換器，具有寄生參數(shù)的熱環(huán)路 PCB 布局可以提高電源效率、降低電壓振鈴并降低電磁干擾 (EMI)。本文討論通過化 PCB 等效串聯(lián)電阻 (ESR) 和等效串聯(lián)電感 (ESL) 來優(yōu)化熱環(huán)路布局設(shè)計。本文調(diào)查并比較了影響因素，包括去耦電容器位置、功率 FET 尺寸和位置以及過孔放置。進行了實驗來驗證分析，并總結(jié)了化 PCB ESR 和 ESL 的有效方法。

熱環(huán)路和 PCB 布局寄生參數(shù)

開關(guān)模式電源轉(zhuǎn)換器的熱環(huán)路定義為由 HF 電容器和相鄰功率 FET 形成的臨界高頻 (HF) 交流電流環(huán)路。它是功率級 PCB 布局中關(guān)鍵的部分，因為它包含高 dv/dt 和 di/dt 噪聲內(nèi)容。設(shè)計不當?shù)臒岘h(huán)路布局會受到高水平 PCB 寄生參數(shù)的影響，包括 ESL、ESR 和等效并聯(lián)電容 (EPC)，這些參數(shù)會對電源轉(zhuǎn)換器的效率、開關(guān)性能和 EMI 性能產(chǎn)生重大影響。

圖 1 顯示同步降壓降壓 DC-DC 轉(zhuǎn)換器原理圖。熱回路由 MOSFET M1 和 M2 以及去耦電容器 C IN形成。M1 和 M2 的開關(guān)動作會產(chǎn)生高頻 di/dt 和 dv/dt 噪聲。C IN提供了一個低阻抗路徑來旁路 HF 噪聲內(nèi)容。但是，寄生阻抗（ESR、ESL）存在于組件封裝內(nèi)和熱環(huán)路 PCB 跡線上。通過 ESL 的高 di/dt 噪聲會導(dǎo)致 HF 振鈴，進而導(dǎo)致 EMI。ESL 中存儲的能量在 ESR 上耗散，導(dǎo)致額外的功率損耗。因此，熱回路 PCB ESR 和 ESL 應(yīng)化，以減少 HF 振鈴并提高效率。

 

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圖 1. 具有熱環(huán)路 ESR 和 ESL 的降壓轉(zhuǎn)換器。

準確提取熱環(huán)路 ESR 和 ESL 有助于預(yù)測開關(guān)性能并改進熱環(huán)路設(shè)計。組件的封裝和 PCB 跡線都會影響總環(huán)路寄生參數(shù)。這項工作主要集中在PCB布局設(shè)計上。