在 PCB 設(shè)計(jì)的眾多模塊中，電源設(shè)計(jì)無(wú)疑是且容易出現(xiàn)問(wèn)題的部分。相信很多人在電源設(shè)計(jì)過(guò)程中都有過(guò)類似的經(jīng)歷：電源一上電就過(guò)熱；布線看似清晰，卻總有干擾；看不懂 datasheet 推薦圖，不知道元件該如何放置。實(shí)際上，電源設(shè)計(jì)并非想象中那么復(fù)雜，只要掌握關(guān)鍵原則，讀懂原理圖，設(shè)計(jì)就成功了一半。

今天這篇文章，將結(jié)合豐富的圖文內(nèi)容，帶你全面拆解開關(guān)電源與 LDO 線性穩(wěn)壓器的 PCB 設(shè)計(jì)技巧，從布局到鋪銅，從 GND 處理到過(guò)孔安排，全流程進(jìn)行詳細(xì)講解。

一、開關(guān)電源基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

一個(gè)典型的開關(guān)電源模塊主要由以下幾個(gè)關(guān)鍵部分構(gòu)成：

• DC - DC 變換器：承擔(dān)著功率轉(zhuǎn)換的重要任務(wù)。
• 輸出采樣電路（R1、R2）：其作用是對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，并將采樣結(jié)果反饋給比較器。
• PWM 誤差放大與驅(qū)動(dòng)電路：通過(guò)調(diào)整占空比來(lái)控制輸出電壓。

圖中的反饋電阻會(huì)將輸出電壓與基準(zhǔn)電壓 Ur 進(jìn)行比較，PWM 控制器則根據(jù)比較結(jié)果調(diào)節(jié)占空比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。

二、開關(guān)電源 PCB 設(shè)計(jì)要點(diǎn)詳解

1. 芯片選型后，步： datasheet
   參考原廠推薦的布局圖至關(guān)重要，特別是輸出 / 輸入電容、電感、MOS 等關(guān)鍵器件的位置。原廠的推薦布局圖是經(jīng)過(guò)大量測(cè)試和驗(yàn)證的，能夠有效提高電源的性能和穩(wěn)定性。

2. 主電流通路清晰，優(yōu)先布局路徑
   以開關(guān)芯片為中心，圍繞其引腳展開布局。輸入與輸出的濾波電容盡量不要并排擺放，以避免輸入噪聲耦合到輸出。同時(shí)，要保留足夠的鋪銅與過(guò)孔空間，以確保電流能夠順暢流通。

3. 一字型布局 + 緊湊排列是王道
   元器件沿一個(gè)方向整齊排布，盡量減少連接長(zhǎng)度和打孔數(shù)量。濾波電容一定要靠近管腳，這樣可以有效減少寄生參數(shù)，降低 EMI 干擾，同時(shí)有利于散熱。

4. 強(qiáng)電流走線處理：能鋪銅就別細(xì)線
   公共地線、電源輸入輸出線一定要進(jìn)行寬線或鋪銅處理，以降低電阻，減少功率損耗。信號(hào)互聯(lián)線少加粗至 10mil（大多數(shù)工程師推薦為 12 - 15mil）。大電流回路優(yōu)先走頂層或底層，防止出現(xiàn)斷層現(xiàn)象。

5. SENSE、GATE、INTVCC 引腳如何優(yōu)化布線
   • SENSE（采樣）線：采用 0.5mm 線徑，連接到輸出電容后端，避開功率器件，以確保采樣的準(zhǔn)確性。
   • GATE 驅(qū)動(dòng)線：盡量短且粗，避免貼著高頻信號(hào)布線，以減少干擾。
   • INTVCC 濾波電容：必須緊貼芯片，為 GATE 提供穩(wěn)定的電流供給路徑。

6. 芯片與電感底部不能布線，要加散熱過(guò)孔
   所有帶 Power Pad 的芯片需進(jìn)行開窗、鋪銅并打散熱過(guò)孔，以提高散熱效率。電感下方不能有任何信號(hào)線，防止磁干擾耦合。在多路輸出的情況下，相鄰電感需垂直擺放，以降低互感干擾。

7. 銅皮鋪設(shè)注意事項(xiàng)
   銅皮鋪設(shè)時(shí)千萬(wàn)不要全連接，要為焊接留出 “隔熱路徑”，避免出現(xiàn)虛焊、堆錫、立片等工藝問(wèn)題。大面積銅皮不能只靠一個(gè)過(guò)孔連接地，建議采用打孔陣列的方式，以確保良好的接地性能。

三、線性穩(wěn)壓電源 LDO 設(shè)計(jì)

LDO 即 “Low Dropout Regulator”，也就是低壓差線性穩(wěn)壓器。它適用于 3.3V → 1.8V、5V → 3.3V 等低電壓降壓場(chǎng)景，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、上電快、紋波小、輸出穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是僅支持降壓，且輸出電流一般不超過(guò) 2A。

以 “5V 轉(zhuǎn) 3.3V” 為例，LDO 的設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

1. 輸入 / 輸出電容優(yōu)先靠近芯片引腳：先放置大電容（如 10uF），再補(bǔ)充小電容（如 0.1uF），以提高濾波效果。
2. 主電流路徑要直要粗：盡量走短路徑，避免產(chǎn)生額外的電壓降。

GND 主回路布線
GND 腳要連接大面積銅皮，以增加導(dǎo)電面積。同時(shí)，打多個(gè)過(guò)孔，過(guò)孔數(shù)量可參考輸入輸出走線。輸入與輸出地盡量連接在一起形成閉環(huán)，以減少接地阻抗。

總結(jié)

通過(guò)掌握以上開關(guān)電源與 LDO 的布局布線要點(diǎn)，相信你在電源 PCB 設(shè)計(jì)方面將更加得心應(yīng)手，能夠有效避免常見問(wèn)題，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的電源電路。