概述
使用MAX16922等高頻開關調節器時，合理的PCB布線不僅提供干凈的電源輸出，還可大大節省解決EMI問題的調試時間。本應用筆記概述了相關電路設計的要點，其中優化布線可提供諸多好處。
基本布線原則
- OUT1：盡量減小輸入電容(C1)、電感(L1)、二極管(D1)和輸出電容(C2)的環路面積。
- OUT2：盡量減小輸入電容(C3)、電感(L2)和輸出電容(C5)的環路面積。
- 將電源地(第9引腳和二極管D1的陽極)在靠近MAX16922下方裸焊盤處通過單點連接到其余地平面。這種連接方式可以降低耦合到器件誤差放大器的噪聲。
- 采用盡可能短和寬的引線。
優化AC-DC電流通路
MAX16922的開關調節器是器件的最大輻射源。為了降低輻射，開關調節器的無源元件布線非常關鍵。存在電流階躍的通路可看作是交流電流通路，將在開關的通、斷周期內有電流流過的通路去掉，即得到交流電流通路?？梢园言陂_關的通、斷周期內有電流流過的通路看作直流電流通路。
OUT1交流電流通路
DC-DC轉換器(OUT1)具有五個無源元件(C3、C5、C12、L1和D1)，它們直接連接在開關電流通路。這五個元件對OUT1的輻射和性能有很大影響。圖1所示為開關接通期間(內部DMOS開關導通)的電流通路。圖2所示為開關斷開期間(內部DMOS開關關斷)的電流通路。兩個電流通路的過度位于電流突變期間，可看作是交流電流通路(圖3)。優化元件D1、C3和C5的布線對于提高性能最為重要，其次是L1和C12。
圖1. DMOS導通時的OUT1電流通路
圖2. DMOS斷開時的OUT1電流通路
圖3. OUT1的交流電流通路給出了兩者的過度
OUT2交流電流通路
同步整流DC-DC轉換器(OUT2)具有三個無源元件(C10、C13和L2)，直接連接在開關電流通路。與OUT1類似，這三個元件對OUT2的輻射和性能有很大影響。圖4和圖5所示為開關通、斷期間的電流通路。圖6所示為兩個電流通路的過度，即最高di/dt。優化元件C10的布線對于提高性能最為重要，其次是L2和C13。
圖4. PMOS導通時的OUT2電流通路
圖5. DMOS導通時的OUT2電流通路
圖6. OUT2的交流電流通路給出了兩者的過度
OUT1自舉電路的交流通路
DC-DC轉換器(OUT1)采用一個高邊DMOS器件，它需要一個比LX1引腳(DMOS的源極)電壓高出5V的電源。為了產生這個電壓，采用一個自舉電容連接到LX1和BST之間(圖7)。DMOS關斷期間，自舉電容(C4)由5V LSUP穩壓器充電。LSUP輸出還用于誤差放大器供電。因此，須盡可能保持一個低噪的LSUP電源，以消除噪聲對誤差放大器的負面影響。最好的辦法是降低C4與MAX16922之間的引線電感。將C4盡可能靠近第19引腳(GND)和第17引腳(LSUP)放置，不要使用任何過孔。
圖7. OUT1自舉電容的交流通路
在LX節點增加緩沖
為了降低開關噪聲，在不明顯影響電源效率的前提下，LX1的上升/下降時間應盡可能慢。為了進一步降低輻射，可以在LX1引腳增加一級RC衰減器，抑制LX1的振鈴。作為經驗值，推薦選用不超過330pF的電容，以確保不會顯著影響效率，它也是達到這一目的所需要的最小電容；建議使用2Ω電阻。圖13所示原理圖中，緩沖器為可選電路，由R2和C13構成。
LX2的升/降時間比LX1快很多。因為LX2與主輸入電源相隔離，通常不需要考慮傳導輻射問題。但是，在一些案例中，LX2也會對其它器件和/或連接器引腳造成輻射。同樣可以在LX2增加一個緩沖器來降低輻射?？梢赃x擇同樣參數的元件，電容應≤ 220pF，配合使用8Ω至20Ω的串聯電阻。
四層PCB布線實例
圖8至圖11給出了一個四層PCB的布線實例，滿足本應用筆記提出的布線準則。圖12標注了開關通、斷期間的交流、直流通路。
圖8. 頂層
圖9. 底層
圖10. 內部第1層，電源地層。
圖11. 內部第2層，地層。
圖12. 電流通路：黑色表示開關導通期間；橙色表示開關斷開期間；紅色是兩者的過度。
主電源濾波
主電源的濾波也非常重要，它是降低器件傳導輻射的最后一個關鍵位置。對于MAX16922等高頻開關調節器，傳導輻射通常發生在FM射頻波段(76MHz至108MHz)。為了降低輻射，可以針對該頻段增加一個高阻磁珠和/或諧振頻率高于108MHz的電感。
結論
對于MAX16922開關調節器的關鍵無源元件進行合理布線，能夠大大降低信號源的噪聲和輻射，在項目驗證階段節省大量的時間和精力。
表1. 元件列表
| Designation | Qty | Description |
| C1 | 1 | 47µF, 25V electrolytic capacitor |
| C2–C3 | 2 | 47nF, 50V ±10% X7R 0603 ceramic capacitors |
| C4 | 1 | 1µF, 10V ±10% X7R 0603 ceramic capacitor |
| C5 | 1 | 4.7µF, 50V ±10% X7R 1210 ceramic capacitor |
| C6 | 1 | 100nF, 10V ±10% X7R 0402 ceramic capacitor |
| C7 | 1 | 4.7µF, 10V ±10% X7R 1206 ceramic capacitor |
| C8–C9 | 2 | 2.2µF, 10V ±10% X7R 0805 ceramic capacitors |
| C10–C12 | 3 | 10µF, 10V ±10% X7R 1206 ceramic capacitors |
| C13 | 1 | 100pF, 50V ±10% X7R 0402 ceramic capacitor |
| R1 | 1 | 20kΩ ±1% 0402 resistor |
| R2 | 1 | 2Ω ±5% 0402 resistor |
| L1 | 1 | 4.7µH inductor |
| L2–L3 | 2 | 2.2 µH inductors |
| D1 | 1 | MBR140SFT1 Schottky diode |
| D2 | 1 | ES1D diode |
| U1 | 1 | MAX16922ATPA/V+ quad-output PMIC |
圖13. PCB布線原理圖