开关电源与LDO线性稳压器的PCB设计技巧

电源设计，是PCB设计中最核心、也最容易翻车的模块之一。

你是不是也有这样的经历?

1、电源一上电就过热?

2、明明布线清晰却总有干扰?

3、看不懂datasheet推荐图，不知道元件该怎么放?

其实，电源设计并没有你想的那么复杂，只要掌握关键原则，看懂原理图，设计就成一半!

今天这篇文章，就结合图文，带你完整拆解 开关电源与LDO线性稳压器的PCB设计技巧，从布局到铺铜，从GND处理到过孔安排，全流程讲透!

一、开关电源基础结构

一、开关电源基础结构

如图所示，一个典型的开关电源模块主要包括以下几个部分：

DC-DC变换器核心：负责功率转换

输出采样电路(R1、R2)：采样电压并反馈给比较器

3PWM误差放大与驱动电路：通过调整占空比控制输出电压

图中的反馈电阻将输出电压与基准电压Ur比较，PWM 控制器调节占空比，从而调节输出。

二、开关电源PCB设计要点详解

芯片选型后，第一步：下载datasheet!

参考原厂推荐的布局图非常关键，特别是输出/输入电容、电感、MOS等关键器件的位置。

主电流通路清晰，优先布局核心路径

以开关芯片为中心，围绕其引脚展开布局;

输入与输出的滤波电容尽量不要并排，避免输入噪声耦合到输出;

保留足够的铺铜与过孔空间。

图示中：可以看到主路径用粗线表示，注意流向与铜皮分布。

一字型布局 + 紧凑排列是王道

元器件沿一个方向整齐排布;

尽量减少连接长度、打孔数量;

核心滤波电容一定要靠近管脚(如图中红框所示)，别乱放!

布局紧凑 = 寄生参数小 + EMI干扰低 + 散热好

强电流走线处理：能铺铜就别细线!

公共地线、电源输入输出线一定要宽或铺铜处理;

信号互联线最少加粗至10mil(大多数工程师推荐为12~15mil);

大电流回路优先走顶层或底层，防止断层。

图中展示的是不同电流等级下的走线宽度对比。

SENSE、GATE、INTVCC引脚如何优化布线

SENSE(采样)线：0.5mm线径，连接到输出电容后端，避开功率器件;

GATE驱动线：尽量短且粗，不要贴着高频信号布;

INTVCC滤波电容：必须紧贴芯片，提供GATE电流供给路径。

图中展示SENSE线的引出方式，避免从芯片PIN直接拉线!

芯片与电感底部不能布线，要加散热过孔

所有带Power Pad的芯片需开窗+铺铜+打散热过孔;

电感下方不能有任何信号线，防止磁干扰耦合;

多路输出的情况下，相邻电感需垂直摆放，降低互感干扰。

铜皮铺设注意事项

千万不要全连接!要给焊接留出“隔热路径”;

大面积铜皮不能只靠一个过孔连接地，建议打孔阵列。

图示中展示铜皮未留热阻导致虚焊、堆锡、立片等常见工艺问题。

三、线性稳压电源LDO设计

什么是LDO?

LDO是“Low Dropout Regulator”的缩写，低压差线性稳压器。

适用于3.3V → 1.8V、5V → 3.3V等低电压降压;

特点：结构简单、上电快、纹波小、输出稳定;

缺点：仅支持降压，输出电流一般不超过2A。

LDO设计要点

以“5V转3.3V”为例：

1)输入/输出电容优先靠近芯片引脚 

→ 先放大电容(如10uF)，再补小电容(如0.1uF)

2)主电流路径要直要粗  → 尽量走最短路径，避免额外电压降

GND主回路布线

GND脚要连接大面积铜皮，增加导电面积;

打多个过孔，数量参考输入输出走线;

输入与输出地尽量连接在一起形成闭环。

图中标明了建议的铜皮宽度与过孔排布方式。

总结：学会这些，电源设计就不怕了!

控制方式	占空比控制	线性控制
输入/输出布局	一字型布局，靠近芯片	按“先大后小”原则
强电流布线	铺铜 or ≥20mil	加宽主通路
GND处理	单点接地 + 多过孔	大面积铜皮 + 多过孔
散热建议	加散热地过孔 + 开窗	LDO一般无需额外散热
设计内容	开关电源	LDO

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