前要知识

• 电源篇2——降压芯片BUCK的原理 ：该节讲解了BUCK电路的原理。
• 电源篇3——降压BUCK芯片举例 ：该节讲解了一些同步BUCK芯片的数据手册。
• 电源篇4——降压BUCK芯片的原理图绘制 ：该节以TPS54302芯片为例，讲解了如何根据设计指标进行电路设计和元器件选型，并利用立创EDA绘制。
• 软件篇——嘉立创EDA（专业版）下载 ：该节讲解了嘉立创EDA（专业版）软件的下载方式。

前景回顾

在电源篇4——降压BUCK芯片的原理图绘制中给出了输出电压为5V的降压BUCK的电路原理图，如下图所示：

之后，点击“更新/转换原理图到PCB”即可将原理图转换为PCB。

绘制要求

在原理图上，是直接使用导线连接来表示相对应的电气关系。此处导线我们默认是理想导线，纯粹是短接，没有任何分布参数（例如电阻，电容，电感分量）。

但在实际电路板上，所有的物理实体都是有这些分布参数的，即使铜是导体也还是能测出其电阻率大小。所以在绘制电路板上，我们仍然需要考虑实际的问题。

问题大致如下：

1. 需要过大电流的部分，铜皮应当较宽，以满足大电流的通过要求。
2. 开关电源部分的回路应当较小，以防止开关的高频噪声向外辐射干扰。
3. 为了反馈回路的稳定，应当注意对反馈回路的元件摆放和走线

大电流铜皮加宽

由于作为电路板导线的铜皮是实际有电阻的，所以对应在每段铜皮上会出现发热的情况。

发热功率可以简单的认为是$P=I^{2}R$，此处的功率如果比较小（电流为毫安级及以下），那散热问题其实就可以忽略不计，所以信号线一般走10mil或者5mil宽就可以了；但如果电流较大，那就势必需要注意散热问题。

**最简单的方法是加粗铜皮。**加粗一方面会进一步减小导线单位长度$\Delta l$的电阻（电阻$R=\rho \frac{\Delta l}{A}$，其中$A$是导线的截面积）；另一方面会进一步增大散热表面积。

另外的有效办法是：去除导线上方的阻焊层（增大散热效率），使用铜排（增粗导线），使用散热片或风扇（增大散热效率）。

在电源篇3——降压BUCK芯片举例中，给出了BUCK电路电源线和信号线的示意图，其中红色和蓝色部分的导线是电源线，绿色部分的导线是信号线。

在上次绘制的原理图中，导线标记如下：

将元器件焊盘标记后，如下：

以上，红色和蓝色部分需要使用铺铜功能（快捷键Alt+E）来加粗导线宽度，绿色部分使用10mil走线即可

回路面积缩小

BUCK电路是通过上下管的高频开关来进行调节电压的。所以SW会输出大量的交流信号，大部分交流信号被电感和输出电容所滤除。

而为了控制交流噪声对其他电路的干扰，需要尽可能减短SW-电感-输出电容-GND的回路面积，使得交流信号尽快进入参考地平面。

也就是原理图的这个部分，

PCB的这个部分。

同时为了方便输入电容的布局，在此将C3-C6和L1放置方向如下，其中白色箭头标出了SW（芯片2号引脚）到GND（芯片1号引脚）的回路，同时如此布局也给红色和蓝色的两块铺铜区域留足了面积。

反馈回路优化

为了使得BUCK芯片的输出稳定，需要格外注意反馈回路的走线。

理想的反馈输入应当是输出的直流信号，如此和芯片内部的标准参考电压$V_{ref}$作差才可得到较为合适的控制。所以应当避免在直流信号中掺入交流信号，也就是需要避开上述的SW-电感-输出电容-GND的回路。

为了减小干扰，一般反馈的元件会放置在芯片的反馈引脚周围，如此只有输出电压$V_{out}$需要走一根较长的导线。此时最容易受到干扰的就只有$V_{out}$，在经过$V_{out}$的电阻分压，实际$V_{fb}$受到的干扰是很小的。

布局如下图所示，反馈电阻$R_1$、$R_2$、$R_5$和前馈电容$C_2$一字排开：

就近放置其他元件

最后将自举电容和使能引脚的分压电阻就近放置在芯片附近即可：

为了方便之后绘制导线，在此先将焊盘颜色关闭（绿圈为铺铜的大致区域）。

绘制操作

绘制一般是先绘制导线，后铺铜。铺铜中GND网络最后铺。

先绘制导线，因为布局时候已经将元器件就近放置，因此大多在顶层连接就好了。

需要注意的是：

• 使能信号部分是数字量，电流小，可视为小信号，因此提供电流的$V_{in}$也不需要太粗。
• 反馈信号作为电压检测信号，不需要过大的电流。因此提供电流的$V_{out}$也不需要太粗，但需要取得最好的信号，减小过多的干扰。

最后将作为输入输出的排针放置在四角：

除GND以外的部分铺上铜：

最后在正反面铺上铜，并在每个电容的GND旁边打几个过孔：

以上，我们绘制完成了整块降压模块。

总结

以上，我们绘制了TPS54302芯片的降压模块PCB，BUCK部分就此完结撒花！

后记

这是我硬件入门电源篇的一节，如果你也想入门硬件，欢迎来看我的博文。

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