CN109639140B - 一种dc-dc开关电源的pcb板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种DC‑DC开关电源的PCB板，其包括置于PCB板的顶层的第一MOSFET、第二MOSFET和电感，第一MOSFET的漏极连接输入电压Vin，第一MOSFET的源极连接第二MOSFET的漏极，第二MOSFET的漏极连接电感的一端，电感的另一端连接输出电压Vout，第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极的连接处铺设第一铜箔，第一铜箔位于PCB板的顶层和底层；第二MOSFET的漏极与电感一端的连接处铺设第二铜箔，第二铜箔位于PCB板的顶层和底层；PCB板各层与第一铜箔、第二铜箔、第一MOSFET、第二MOSFET和电感对应的区域均设置为禁布区域，从而减少了因开关信号产生的高频噪声对PCB板上直流电源纹波的影响。

Description

一种DC-DC开关电源的PCB板
技术领域
本发明属于开关电源领域，具体涉及一种DC-DC开关电源的PCB板。
背景技术
开关电源是利用开关电源集成电路来控制调整功率半导体开关器件的开关时间比例，从而调整输出电压的功能器件。常用的DC-DC开关电源包括功率半导体开关器件、电感等元器件。
纹波就是一个直流电压中的交流成分，对于固定输出的直流电压来说，其通常通过交流电压整流、滤波后得到的，然而其滤波程度不够或者收到高频开关频率的干扰，直流电压会存在剩余的交流成分即为纹波，纹波电压会影响***的工作，带来噪声。
在设计DC-DC开关电源的PCB板时，通常在PCB板各层不做任何处理，然而，功率半导体开关器件在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与这个开关上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的高频噪声。这个高频噪声会直接影响到PCB板上经过或靠近这些噪声源头的直流电源的纹波。如果功率器件发热量较大，会采用在焊盘上打通孔散热的方式，在这种情况下，高频噪声对PCB上经过或靠近这些噪声源头的直流电源纹波影响更为显著。各个直流电压直接在开关功率器件和与开关功率器件相连的电感下面经过，高频噪声耦合到直流电源的纹波上，使这些直流电压的纹波增大，同样也会影响到直流电压的性能。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种DC-DC开关电源的PCB板，其利用在功率开关器件即第一MOSFET、第二MOSFET与电感的连接处铺设铜箔，并在PCB板对应上述器件及铜箔的区域进行禁布处理，从而减少了因开关信号产生的高频噪声对PCB板上直流电源纹波的影响。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种DC-DC开关电源的PCB板，其包括置于PCB板的顶层的第一MOSFET、第二MOSFET和电感，第一MOSFET的漏极连接输入电压Vin，第一MOSFET的源极连接第二MOSFET的漏极，第二MOSFET的漏极连接电感的一端，电感的另一端连接输出电压Vout，
第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极的连接处铺设第一铜箔，第一铜箔位于PCB板的顶层和底层；
第二MOSFET的漏极与电感一端的连接处铺设第二铜箔，第二铜箔位于PCB板的顶层和底层；
PCB板各层与第一铜箔、第二铜箔、第一MOSFET、第二MOSFET和电感对应的区域均设置为禁布区域。
作为本发明的进一步改进，第一铜箔的宽度不小于4.5mm，第二铜箔的宽度不小于8mm。
作为本发明的进一步改进，第一铜箔和第二铜箔设置有过孔。
作为本发明的进一步改进，输入电压Vin与第一MOSFET的漏极之间并联连接多个一端接地的输入电容。
作为本发明的进一步改进，输入电容与第一MOSFET的漏极之间利用长条状的第三铜箔连接。
作为本发明的进一步改进，电感的另一端与输出电压Vout之间并联连接多个一端接地的输出电容。
作为本发明的进一步改进，电感的另一端与输出电压Vout之间利用长条状的第四铜箔连接。
作为本发明的进一步改进，输入电容和输出电容的接地端利用长条状的第五铜箔并接。
作为本发明的进一步改进，第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极的间距不大于1mm，第二MOSFET的漏极与电感一端的间距不超过10mm。
作为本发明的进一步改进，第三铜箔的宽度不小于4mm，第四铜箔的宽度不小于4mm，第五铜箔的宽度不大于10mm。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明的一种DC-DC开关电源的PCB板，其利用在功率开关器件即第一MOSFET、第二MOSFET与电感的连接处铺设铜箔，并在PCB板对应上述器件及铜箔的区域进行禁布处理，从而减少了因开关信号产生的高频噪声对PCB板上直流电源纹波的影响，由于产生高频噪声的器件下方各层PCB的禁布处理，禁止各类直流电源经过或靠近高频噪声源头，在不增加任何器件成本的前提下，对直流电源的纹波有明显的改善效果。
本发明的一种DC-DC开关电源的PCB板，其输入端和输出端的滤波电容利用铜箔连接的方式，并结合相应的禁布处理，可以在不增加滤波电容等相关器件的前提下，有效降低相关直流电压的纹波电压。
本发明的一种DC-DC开关电源的PCB板，其通过限制各连接处铜箔的宽度以及长度，以保证DC-DC开关电源的电流环路最小，从而进一步改善直流电源的纹波。
附图说明
图1是本发明技术方案的实施例的一种DC-DC开关电源的PCB板的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1是本发明技术方案的实施例的一种DC-DC开关电源的PCB板的示意图。如图1所示，其包括输入电容、第一MOSFET、第二MOSFET、电感、控制IC、取样电阻和输出电容，第一MOSFET、第二MOSFET和电感均位于PCB板的顶层，
输入电压Vin连接第一MOSFET的漏极，作为一个优选的方案，输入电压Vin与第一MOSFET的漏极之间并联多个输入电容，输入电容优选从大到小的方式排列，输入电容与第一MOSFET的漏极之间优选长条状的铜箔C连接，铜箔C的宽度不小于4mm；
第一MOSFET的源极连接第二MOSFET的漏极并在连接处铺设大面积铜箔A，第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极的间距不大于1mm；作为一个优选的方案，铜箔A铺设于PCB板的顶层和底层，且铜箔A宽度不小于4.5mm；以保证DC-DC开关电源的电流环路最小，从而进一步改善直流电源的纹波。
第二MOSFET的漏极连接电感的一端，作为一个优选的方案，第二MOSFET的漏极与电感一端的间距不超过10mm，水平中心间距不超过6mm；第二MOSFET的漏极与电感一端的连接处铺设大面积铜箔B，铜箔B铺设于PCB板的顶层和底层，且铜箔B宽度不小于8mm；以保证DC-DC开关电源的电流环路最小，从而进一步改善直流电源的纹波。
电感的另一端连接输出电压Vout，作为一个优选的方案，电感的另一端与输出电压Vout之间并联有多个输出电容，输出电容优选从大到小的方式排列，输出电容与第一MOSFET的漏极之间优选采用长条状的铜箔D连接，铜箔D的宽度不小于4mm；以保证DC-DC开关电源的电流环路最小，进一步改善直流电源的纹波。
作为一个优选的方案，铜箔A和铜箔B均设置有过孔，其中，过孔优选为直径0.025mm，焊环直径为0.457mm的过孔，过孔上下左右间距优选为0.56mm。
作为一个优选的方案，输入电容和输出电容的接地端并用长条状的铜箔E连接，其中，铜箔E的宽度不大于10mm，以保证DC-DC开关电源的电流环路最小，从而进一步改善直流电源的纹波。
作为一个优选的方案，采用控制芯片分别连接第一MOSFET的栅极、第二MOSFET的栅极和第二MOSFET的漏极，第二MOSFET的源极接地。
PCB板各层与铜箔A、铜箔B、铜箔C、铜箔D、铜箔E、第一MOSFET、第二MOSFET和电感元件相对应的区域均设置为禁布区域。通过上述禁布处理，第一MOSFET和第二MOSFET在其导通和截止的时候产生与其上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的高频噪声被明显消除，从而在不增加任何器件成本的前提下，对DC-DC开关电源的纹波有明显的改善效果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种DC-DC开关电源的PCB板，其包括置于PCB板的顶层的第一MOSFET、第二MOSFET和电感，第一MOSFET的漏极连接输入电压Vin，第一MOSFET的源极连接第二MOSFET的漏极，第二MOSFET的漏极连接电感的一端，电感的另一端连接输出电压Vout，其特征在于，
第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极的连接处铺设第一铜箔，第一铜箔位于PCB板的顶层和底层；
第二MOSFET的漏极与电感一端的连接处铺设第二铜箔，第二铜箔位于PCB板的顶层和底层；
PCB板各层与第一铜箔、第二铜箔、第一MOSFET、第二MOSFET和电感对应的区域均设置为禁布区域。
2.根据权利要求1所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，第一铜箔的宽度不小于4.5mm，第二铜箔的宽度不小于8mm。
3.根据权利要求2所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，第一铜箔和第二铜箔设置有过孔。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，输入电压Vin与第一MOSFET的漏极之间并联连接多个一端接地的输入电容。
5.根据权利要求4所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，输入电容与第一MOSFET的漏极之间利用长条状的第三铜箔连接。
6.根据权利要求5所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，电感的另一端与输出电压Vout之间并联连接多个一端接地的输出电容。
7.根据权利要求6所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，电感的另一端与输出电压Vout之间利用长条状的第四铜箔连接。
8.根据权利要求7所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，输入电容和输出电容的接地端利用长条状的第五铜箔并接。
9.根据权利要求8所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极的间距不大于1mm，第二MOSFET的漏极与电感一端的间距不超过10mm。
10.根据权利要求9所述的一种DC-DC开关电源的PCB板，其特征在于，第三铜箔的宽度不小于4mm，第四铜箔的宽度不小于4mm，第五铜箔的宽度不大于10mm。
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