开关稳压器或功率变换器电路的开关节点是关键的传导路径，在进行PCB布局时需要特别注意。 该电路节点将一个或多个功率半导体开关（例如MOSFET或二极管）连接到磁能存储设备（例如电感或变压器绕组），其开关信号包含了快速切换的dV/dt电压和dI/dt电流，它们很容易耦合到周围的电路上并产生噪声问题，可能导致PCB和系统无法满足严格的电磁兼容性（EMC）要求。

本文将介绍最基本的开关节点波形，助您了解如何在PCB路由时确定适当的开关（SW）节点走线尺寸，并了解开关节点中电场（E场）和磁场（H场）产生的近场耦合效应。

开关节点波形

在开始这部分关键走线的PCB设计之前，首先要了解开关节点上的电流和电压波形。尤其需要在布局之前先查看和了解开关电压、时变电流和开关频率的波形。

我们以MPS的降压（buck）变换器MPQ4430为例进行说明（见图1）。降压变换器MPQ4430集成了上管和下管FET，能够提供高达3.5A的负载电流。

在这个示例中，我们利用MPS的DC/DC在线设计师工具将MPQ4430稳压器设计为从12V降压至3.3V，同时提供3A的最大负载电流。图1中的开关节点以红色标记为VSW。请注意，本文中的“VSW”和“the SW 节点”都表示开关节点，可互换使用。

图2中显示了在其开关节点上测得的开关电压波形和电感电流波形。电压波形以500kHz的频率在12V和略低于0V的电压之间切换，但上升/下降时间则在极低的纳秒范围以内。如此大的dV/dt产生了噪声频谱高达数十至数百兆赫兹的强电场（E场）。

由于降压变换器在连续导通模式下工作，因此电感电流始终为正，并且永不会达到0A。电流在降压变换器导通期间上升至约3.4A，在关断周期中降至约2.6A。平均3A的电流提供给负载。 电感阻止了电流的快速变化，因此电流波形不会像开关电压那样具有陡峭的过渡边沿。尽管dI / dt不太大，但在500kHz的开关频率下仍存在纹波电流，会产生强时变磁场（H场）。对附近对该频率范围敏感的电路来说，该磁场可能造成潜在问题。

尽量缩短开关节点走线长度

开关节点走线需要在短距离内承载相对较大的时变电流。电感应该放置在非常靠近稳压器SW引脚的位置。接线越短，来自高dV / dt波形的高频电场和来自电感纹波电流的低频磁场耦合就越小。

图3显示了开关节点的路由示例，其中电感靠近稳压器放置。设计PCB布局时，要注意在变换器和电感之间预留一个小的区域，以用于那些必须连接到开关节点的其他组件（例如小型自举电容）。但布局原则是尽可能缩短SW的走线长度。

图3显示出自举电容器的放置原则是使其最长边垂直于SW走线。这样可以减小SW引脚和电感之间不必要的距离。尽管电容将电感稍微推远了一点，但仍可以实现大约3mm至4mm的超短走线。具体VSW走线长度取决于应用和组件大小，在某些情况下可能会长于本示例。

继续阅读 >>>请复制下方链接进入MPS官网查看：

https://www.monolithicpower.cn/202301_9