两种不同接地连接的处理看法

Frederik Dostal

使用具有模拟接地 （AGND） 和电源接地 （PGND） 的开关稳压器应如何处理？这是许多设计开关电源的开发人员提出的问题。一些开发人员习惯于处理数字GND和模拟GND;然而，当涉及到功率GND时，他们的经验经常让他们失望。 然后，设计人员通常会复制所选开关稳压器的电路板布局，并停止考虑问题。

PGND是更高脉冲电流流经的接地连接。根据开关稳压器拓扑，这意味着通过功率晶体管的电流或功率驱动器级的脉冲电流。这在开关控制器的情况下尤其重要，例如，使用外部电源开关。

AGND，有时称为SGND（信号接地），是另一个通常非常平静的信号用作参考的接地连接。这包括调节输出电压所需的内部基准电压源。软启动和使能电压也以AGND连接为参考。

有两种不同的技术理念，因此专家们对这两种接地连接的处理有不同的看法。

根据一种理念，开关稳压器IC上的AGND和PGND连接应紧挨着各自的引脚相互连接。这样可以保持两个引脚之间的电压偏移相对较低。因此，可以保护开关稳压器IC免受干扰甚至破坏。电路的所有接地连接和可能的接地层都将链接到星形拓扑中的这个公共点。图 1 显示了实现此理念的示例。此处显示了 LTM4600 的电路板布局。它是一款 10 A 降压微模块。电路板上的单独接地连接彼此相邻连接（参见图 1 中的蓝色椭圆）。由于硅和外壳之间各自键合线的寄生电感，以及各自引脚的电感，PGND和AGND已经存在一定量的去耦，导致硅上电路之间的相互干扰量较低。

图1.PGND和AGND的本地连接直接位于焊点上。

另一种理念涉及将电路板上的AGND和PGND额外分离成两个独立的接地层，在一个点上相互连接。通过这种连接，干扰信号（电压偏移）主要保持在PGND区域，而AGND区域中的电压保持非常平静，并且与PGND解耦得很好。然而，缺点是，根据脉冲电流的瞬变和电流强度，PGND和AGND之间在各自的引脚上可能存在明显的电压偏移。这可能导致开关稳压器IC功能不正常，甚至损坏。图 2 显示了此理念的实现。它来自ADP2386，这是一款6 A降压型开关稳压器。

图2.分离的AGND和PGND通过过孔连接在GND卡舌下。

接地问题归结为在强分离与分离噪声和干扰的优势之间进行权衡，以及存在在两个接地之间产生电压偏移从而对硅造成损害和损害功能的风险。在这种权衡方面做出的正确决策主要取决于IC设计，包括开关转换速度、功率水平、键合线和IC封装上的寄生电感，以及涉及单个半导体工艺的每个IC设计的闩锁风险。

结论

如何处理AGND和PGND的问题的答案并不那么简单。这就是这个讨论继续的原因。一开始，我提到开关稳压器的许多用户都采用了IC制造商提供的示例电路中的电路板布局和接地连接类型。此过程很有用，因为您通常可以假设制造商也在此配置中测试了相应的IC。从图1和图2中给出的示例中也可以看出，相应的IC引脚排列适用于靠近PGND和AGND的本地接地连接，或用于单独接地。

当然，IC制造商在设计示例电路时可能会犯错误。这就是为什么最好有一些关于基本哲学的进一步信息。

审核编辑：郭婷