基本的 PCB 電路板布局布線需要將敏感信號(hào)與電源路徑分離。為了在設(shè)計(jì)良好的電路板中獲得良好的性能,必須遵循以下檢查清單。
- 為 IN、OUT 和 VBUS 電容器使用大容量電容器和較小且串聯(lián)阻抗較低的陶瓷電容器的組合。將較小的電容器放置在更靠近 IC 的位置,以便為高 di/dt 開關(guān)電流提供低阻抗路徑。
- 請(qǐng)參閱表 9-1,了解建議的 CIN 值。為盡可能減小降壓模式下運(yùn)行時(shí)輸入開關(guān)電流的環(huán)路面積,將輸入旁路電容器 CIN 和 CIN_HF 盡可能靠近 IN 和 PGND 引腳放置。CIN_HF 電容器必須盡可能靠近,請(qǐng)參閱圖 9-4。IN 和 PGND 引腳在封裝中橫向貫穿,強(qiáng)烈建議將 CIN 和 CIN_HF 分開布置,以便在兩側(cè)均可放置電容器。
- 為盡可能減小升壓模式下運(yùn)行時(shí)輸出開關(guān)電流的環(huán)路面積,將輸出濾波電容器 COUT 和 COUT_HF 盡可能靠近 OUT 和 PGND 引腳放置。請(qǐng)參閱表 9-1,了解建議的 COUT 和 COUT_HF 值。
- 放置電流檢測(cè)電阻器和濾波器元件。RSNS、RCSP、RCSN 和 CFLT。將電流檢測(cè)信號(hào)的濾波電容器盡可能靠近 IC CSP 和 CSN/BUS 放置。在 RSNS 之間(通過 CSP 和 CSN 電阻器)以及與 CSP 和 CSN/BUS 引腳之間使用開爾文連接,以免在電流檢測(cè)放大器中產(chǎn)生失調(diào)電壓。避免跨越 SW1 和 SW2 節(jié)點(diǎn)等有噪聲的區(qū)域。表 9-2 中的建議值提供了一個(gè)良好的起點(diǎn),但可能需要一些微調(diào)以滿足 PPS 電流限制精度要求。當(dāng)偏離建議值時(shí),RCSP 不得大于 10Ω。RCSN 必須為 0Ω。CFLT 不能大于 0.33μF。
- 將 CBUS 放置在 RSNS 和 USB Type-C 連接器之間。請(qǐng)參閱表 9-1,了解建議的 CBUS 值。
- 將 CIN、COUT 和 CBUS 接地連接盡可能靠近 IC 放置,并在多個(gè)層上使用較寬的接地線和/或平面。
- 應(yīng)盡量減小 SW1 和 SW2 環(huán)路區(qū)域,因?yàn)樗鼈兪歉?dv/dt 節(jié)點(diǎn)。
- 將 LDO_5V 旁路電容器 C5V 和 C5V_HF 放置在 LDO_5V 和 PGND 引腳之間靠近 IC 引腳的位置。通常使用 4.7μF 和 0.1μF 的陶瓷電容器。LDO_5V 為 LDO_3V3 和 LDO_1V5 以及低側(cè)降壓和升壓 MOSFET 供電。
- 將 LDO_3V3 旁路電容器 C3V3 和 C3V3_HF 放置在 LDO_3V3 和 AGND 引腳之間靠近 IC 引腳的位置。通常使用 4.7μF 和 0.1μF 的陶瓷電容器。LDO_3V3 為模擬 IO 電路供電。
- 將 LDO_1V5 旁路電容器 C1V5 和 C1V5_HF 放置在 LDO_1V5 和 AGND 引腳之間靠近 IC 引腳的位置。通常使用 4.7μF 和 0.1μF 的陶瓷電容器。LDO_3V3 為 Cortex M0 和數(shù)字電路供電。
- 將 BOOT1 自舉電容器靠近 IC 放置,并直接連接到 BOOT1 與 SW1 引腳。為了緩解 EMI,可以添加一個(gè)串聯(lián)電阻器 RBOOT1。
- 將 BOOT2 自舉電容器靠近 IC 放置,并直接連接到 BOOT2 與 SW2 引腳。為了緩解 EMI,可以添加一個(gè)串聯(lián)電阻器 RBOOT2。
- 使用靠近 IC 的低 ESR 陶瓷電容器 CTVSP 將 TVSP 引腳旁路至 PGND。通常使用 0.1μF 的陶瓷電容器。必須在靠近 CTVSP 的位置添加并聯(lián)的 RTVSP_DAMP 和 CTVSP_DAMP。建議值為 10Ω 和 0.47μF。
- 小心地分離電源路徑和信號(hào)路徑,以便沒有電源或開關(guān)電流流過 AGND 連接,因?yàn)檫@些電流可能會(huì)損壞 USB PD 調(diào)制解調(diào)器或 GPIO 信號(hào)。PGND 和 AGND 布線可以連接在 AGND 引腳附近。
- USB 數(shù)據(jù)線、DP 和 DM 必須在 IC 引腳和 USB 連接器之間進(jìn)行差分布線。阻抗控制基于 PCB 堆疊結(jié)構(gòu)。建議采用 90Ω 差分阻抗。使用較少的過孔和拐角進(jìn)行 DP 和 DM USB 信號(hào)布線可減少信號(hào)反射和阻抗變化。當(dāng)必須使用過孔時(shí),增加其周邊的間隙尺寸以降低其電容。每一過孔均為信號(hào)傳輸線引入了非連續(xù)性,并增加了電路板其他層的干擾幾率。在設(shè)計(jì)雙絞線上的測(cè)試點(diǎn)時(shí)須小心;不推薦穿孔引腳的方式。當(dāng)需要 90° 拐彎時(shí),應(yīng)進(jìn)行兩次 45° 拐彎或使用弧形來代替單次 90° 拐彎,這樣可以更大限度減少阻抗不連續(xù)性,進(jìn)而減少信號(hào)布線上的反射。避免因高速 USB 信號(hào)上的殘樁而引起信號(hào)的反射。如果殘樁無法避免,請(qǐng)確保長度在 200mm 以下。
- CC 線必須使用 10mil 布線,以確保可以通過 VCONN 獲得所需的電流來支持帶電的 Type-C 電纜。有關(guān) VCONN 的更多信息,請(qǐng)參閱 Type-C 規(guī)范。對(duì)于 330pF CC 電容器 GND 引腳,盡可能使用 16mil 線寬。
- 可以使用 8mil 或 10mil 線寬的布線在頂層或底層扇出 GPIO 信號(hào)。