如何在 PMIC 周圍放置無(wú)源元件以優(yōu)化 PCB 布局

功率一直是大多數(shù)設(shè)計(jì)人員在板上布線的挑戰(zhàn)。設(shè)計(jì)人員面臨著功率密度、元件布局、選擇印刷電路板 (PCB) 層數(shù)和信號(hào)之間的交叉耦合等方面的挑戰(zhàn)。由于將許多電源復(fù)雜地集成到單個(gè)封裝中，PCB 設(shè)計(jì)可能會(huì)更加困難。但是您可以通過(guò)遵循一些規(guī)則來(lái)緩解挑戰(zhàn)。

在考慮 PCB 布局之前，您必須首先解決 PCB 堆積問(wèn)題。您必須決定需要哪些組件以及放置它們的位置，因?yàn)橛袔追N不同的方法。根據(jù)應(yīng)用的不同，您可能需要相應(yīng)地調(diào)整每個(gè) PCB 和/或做出各種權(quán)衡。

專用集成電路（ASIC）是為目標(biāo)應(yīng)用（例如工業(yè)，汽車，IoT，移動(dòng)，醫(yī)療和家庭自動(dòng)化）設(shè)計(jì)和優(yōu)化的系統(tǒng)。復(fù)雜的ASIC可能包含不同的組件，例如微處理器，接口和外圍功能，最終形成片上系統(tǒng)（SoC）。SoC的復(fù)雜設(shè)計(jì)需要額外的電源軌來(lái)提供不同的電流和電壓。這些應(yīng)該在仔細(xì)控制下單獨(dú)供電。
復(fù)雜的PMIC包含幾個(gè)數(shù)字和模擬功能塊。模擬電路通過(guò)控制器調(diào)節(jié)感測(cè)和監(jiān)視，以控制上電排序和PMIC操作?？刂破麟娐房梢匀菁{可編程序邏輯，微控制器或狀態(tài)機(jī)。標(biāo)準(zhǔn)電源管理包括使用DC-DC轉(zhuǎn)換器，低壓差（LDO）線性穩(wěn)壓器，安全功能和電壓監(jiān)控功能。
例如，智能手機(jī)具有強(qiáng)大的應(yīng)用處理器和為GPS，多個(gè)傳感器，藍(lán)牙，NFC，相機(jī)，收音機(jī)，Wi-Fi和蜂窩無(wú)線供電的輕巧電池所增強(qiáng)的屬性。這些手機(jī)結(jié)合了多個(gè)PMIC，可動(dòng)態(tài)管理使用情況和電池壽命。下面的圖1顯示了NXP引入的用于優(yōu)化不同模塊（例如，多處理器系統(tǒng)的計(jì)算，安全性和外圍設(shè)備）的Multiple PMIC概念。

功率密度，信號(hào)交叉耦合，組件放置和PCB層數(shù)是設(shè)計(jì)人員必須考慮的關(guān)鍵領(lǐng)域。在單個(gè)PMIC封裝中將多個(gè)電源進(jìn)行復(fù)雜的集成會(huì)使PCB設(shè)計(jì)變得困難。
在用不同的專用接地層，信號(hào)層和電源層對(duì)所述PCB布局進(jìn)行平面布置之前，必須先考慮PCB疊層（PCB層數(shù)）。良好的層積對(duì)于差模發(fā)射，外部噪聲敏感性，共模發(fā)射，串?dāng)_和電氣性能至關(guān)重要。
組件的放置對(duì)于任何良好的PCB布局都是必不可少的?？梢愿鶕?jù)特定應(yīng)用程序以不同的方式放置組件。每個(gè)PCB都必須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，并且可能需要進(jìn)行多次權(quán)衡。在元件放置期間，從PMIC輸入引腳開(kāi)始至關(guān)重要，因?yàn)檩斎腚娙萜饔米鞅镜仉娫?，特別是用于瞬態(tài)電源需求。
PMIC性能對(duì)于數(shù)據(jù)完整性至關(guān)重要，應(yīng)確保其不受諸如干擾和損壞之類的危害。布局必須使攻擊者遠(yuǎn)離對(duì)噪聲敏感的信號(hào)，并保護(hù)來(lái)自其他攻擊者的敏感信號(hào)。

無(wú)論應(yīng)用如何，所有設(shè)計(jì)都遵循一些基本的元件放置規(guī)則。電源管理集成電路(PMIC) 通常包括多個(gè)電源的集成，例如降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、線性壓差穩(wěn)壓器 (LDO)、參考電壓、時(shí)鐘和通用輸入/輸出 (GPIO)。每個(gè)電源都需要電容器、電感器和電阻器等組件。開(kāi)始在 PMIC 的輸入引腳上放置組件非常重要。PMIC 的輸入電容必須非?？拷?PMIC，并且在電路板的同一層上。PMIC 的輸出引腳優(yōu)先于輸入電容。

在為 PMIC 放置組件時(shí)，您必須考慮根據(jù)電源放置輸出引腳的位置。首先，將與參考?jí)K相關(guān)的組件放置在輸入電容之后。其次，將降壓轉(zhuǎn)換器的電感器放置在與 PMIC 相同的層上，位于參考?jí)K組件之后。第三，將降壓轉(zhuǎn)換器輸出電容放置在電感之后。如果這不可行，請(qǐng)將這些組件放置在底層 PMIC 的正下方，每個(gè)組件與多個(gè)通孔相連。（升壓轉(zhuǎn)換器的布局方案略有不同；優(yōu)先考慮電感器。）最后要考慮的組件是 LDO。圖 1 顯示了一個(gè)有效的 PMIC 布局方案示例。

圖 1： PMIC 周圍的無(wú)源布局

如果您遵循這些組件布局的基本規(guī)則，那么您對(duì)電源管理 IC 的布局決策將變得更加容易。通過(guò)以這種方式放置組件，您將有足夠的空間來(lái)布置走線。它將為您提供更多空間來(lái)對(duì)組件之間的信號(hào)跡線進(jìn)行必要的調(diào)整。