1. 前言

還是以LM5175為例，講一下PCB布局將差分傳感線與電源平面分離。

LM5175-Q1是一個寬輸入電壓四開關降壓控制器IC集成驅動器的n通道mosfet。當VIN大于VOUT時工作在降壓模式，當VIN小于VOUT時工作在升壓模式。當VIN接近VOUT時，設備運行在一個專有的過渡降壓或升壓模式。該控制方案在規(guī)定的工作范圍內為任何輸入/輸出組合提供平穩(wěn)運行。當VIN等于VOUT時，降壓或升壓過渡控制方案提供了低紋波輸出電壓，而不影響效率。

LM5175-Q1集成了四個n通道MOSFET驅動器，包括兩個低側驅動器和兩個高側驅動器，消除了外部驅動器或浮動偏置電源的需要。內部VCC調節(jié)器提供內部偏置軌道以及MOSFET門驅動器。VCC穩(wěn)壓器由輸入電壓通過VIN引腳供電，或從輸出或外部電源通過BIAS引腳供電，以提高效率。

PWM控制方案基于降壓工作的谷電流模式控制和升壓工作的峰值電流模式控制。電感電流通過與低側mosfet串聯(lián)的單個感應電阻來感知。感知到的電流也被監(jiān)測為一個周期一個周期的電流極限。LM5175-Q1在過載條件下的行為取決于模式引腳編程(參見模式引腳配置)。如果選擇了打嗝模式故障保護，控制器在一個周期接一個周期的電流限制中，在一個固定的開關周期后關閉，在另一個固定的時鐘周期后重新啟動。這種打嗝模式減少了持續(xù)過載狀態(tài)下電源組件中的加熱。如果通過mode引腳禁用打嗝模式，控制器將保持在一個周期一個周期的電流限制條件，直到過載被消除。對于噪聲敏感的應用，MODE引腳也選擇連續(xù)傳導模式(CCM)或間斷傳導模式(DCM)，以獲得更高的輕載效率。

除了周期電流限制，LM5175-Q1還提供了一個可選的平均電流調節(jié)環(huán)路，可以配置為輸入或輸出電流限制。這是有用的電池充電或其他應用程序，一個恒定的電流行為可能需要。

LM5175-Q1的軟啟動時間是由連接到SS引腳的電容編程，以最小化啟動期間的浪涌電流和超調。

精密EN/UVLO引腳支持滯后的可編程輸入欠壓鎖定(UVLO)。輸出過電壓保護(OVP)功能關閉高側驅動器時，在FB引腳的電壓是7.5%以上的名義0.8 v VREF。PGOOD輸出指示當FB電壓在VREF中心±10%調節(jié)窗口內。

2. PCB布局將差分傳感線與電源平面分離

布局中最常遇到的問題是從檢測電阻到 TI 的 LM5175 集成電路 (IC) 引腳（CS-CSG 對）的差分檢測信號的布線不正確。傳感連接的示例如圖 1 所示。

圖 1：LM5175 原理圖顯示了從功率級到控制器引腳的差分檢測連接。

在某些情況下，設計人員會犯此錯誤，因為其中一個檢測節(jié)點（檢測電阻器的下側，在黃色圓圈中標記為節(jié)點“N”）在電氣上與電路接地 (GND) 相同。因此，布局工程師不清楚需要差分路由 CS-CSG 對（攜帶小信號（數(shù)十毫伏））。圖 2 顯示了這個常見錯誤。

圖 2：(a) 更正差分電流檢測布線和 (b) 布線差分檢測信號時的常見錯誤。

在其他情況下，設計人員確實認識到需要對電流檢測信號進行差分路由。但是在完成電路板的過程中，負極走線連接到平面或覆銅，因為布局工具將網絡視為接地 (GND) 網絡。如圖 3 所示，這種意外連接可能發(fā)生在沿線的任何地方。在接下來的段落中，我將描述一些常見的做法來避免這種情況。

圖 3：差分檢測信號與電源接地層的無意連接示例。

3.網絡關系

網絡連接允許在原理圖中人為地分離網絡名稱（圖 4）。這允許布局工具將 N1 和 N2 視為單獨的節(jié)點，并保護大部分差分走線 (N2) 免受意外連接到地平面或澆筑。缺點是 N1 部分在技術上是一個 GND 網，因此仍然需要與 GND 平面或覆銅分離（圖 4）。

圖 4：使用 Net-Tie 防止感應信號意外連接到銅層或覆銅層的示例。

4.多邊形切口或保留切口

許多布局工具提供稱為多邊形切口或多邊形保留的功能。多邊形禁止創(chuàng)建一個邊界，防止多邊形或銅澆注進入。多邊形禁止層必須從頭到尾遵循感測軌跡。當感測跡線通過過孔改變層時，我們必須格外小心。在這種情況下，您必須在通孔周圍的所有層上使用多邊形保持區(qū)。圖 5 顯示了一個示例。

圖 5：正確使用多邊形切口將感應走線與電源平面分開。

感測走線的不正確布線會破壞原本良好的設計。識別感應痕跡——尤其是那些與銅區(qū)域、平面或澆注共享網絡名稱的痕跡——是必不可少的。在印刷電路板 (PCB) 設計期間，這些走線必須使用網線或多邊形保持器隔離，以防止無意中連接到銅平面。