DCDC的開關(guān)節(jié)點SW能打孔嗎？
[導(dǎo)讀]在昨天的《DCDC的Layout終極奧義》中，列舉了BUCK的例子，給出了我自己的布局走線方式。然后有兩位兄弟留言說，他們會將Buck輸入濾波電容按照最近的方式放置，開關(guān)節(jié)點SW打孔走出去，也就是下面這兩種方式的右邊那種。?這兩種方式最大的區(qū)別就是SW的處理不一樣，我之前也有想過...
在昨天的《DCDC的Layout終極奧義》中，列舉了BUCK的例子，給出了我自己的布局走線方式。
然后有兩位兄弟留言說，他們會將Buck輸入濾波電容按照最近的方式放置，開關(guān)節(jié)點SW打孔走出去，也就是下面這兩種方式的右邊那種。
?這兩種方式最大的區(qū)別就是SW的處理不一樣，我之前也有想過，不過我無法確定哪種方式更好，因為各有優(yōu)劣勢，我不是很清楚影響有多大。
下面說下我的一些想法。?關(guān)于要讓Buck的輸入環(huán)路最小這一點，大家也都是同意的，問題就在于要不要做到極致？
留言的兩位兄弟傾向于做到極致，那么就是輸入濾波電容直接跨接到Vin和GND上，然后開關(guān)節(jié)點SW打孔換層，然后再打孔回來。這樣的好處是做到了輸入環(huán)路最小了，壞處是頂層SW打孔換層，然后再打孔換回頂層。?那么SW到底要不要打孔呢？或者能不能打孔呢？?首先我們要明白為什么有這個問題存在？或者說考慮了哪些方面才會覺得SW打孔不好？
它存在的原因，是因為開關(guān)節(jié)點SW的電壓是矩形波，在開關(guān)切換的時候，dV/dt很大，有很多的高頻諧波分量，所以容易引起EMI問題。
但是如何引起EMI問題，我一直是不太明白。
?怎么說呢？關(guān)于EMI，我們估計都有聽說這么一句話：dI/dt或者dV/dt很大的時候，會意味著存在很多的高頻分量，很容易引起EMI問題。
dI/dt很大導(dǎo)致EMI問題，這個相對來說好理解一點。電流會產(chǎn)生磁場，那么在這個環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的磁場會隨電流變化而變化，dI/dt越大，那么環(huán)內(nèi)的磁場也會劇烈變化，磁生電，電生磁，就形成電磁輻射了，這個輻射也叫做差模輻射，這種無意中形成的環(huán)形的輻射裝置可以看成是環(huán)路天線。
我前面說我不太明白，就是我無法像電流環(huán)輻射那樣，讓dV/dt在腦子里面構(gòu)成一幅輻射的圖景。
不過就在上次我發(fā)了文章之后，也有一個兄弟在留言區(qū)推薦了MPS的一個視頻。名稱叫“MPS汽車電子中DCDC芯片的EMI設(shè)計”。
B站網(wǎng)址是這個（清晰度更高）：https://www.bilibili.com/video/BV1k64y1D76C
MPS官網(wǎng)也有（可以下載課件）：https://www.monolithicpower.cn/cn/support/videos/webinar-20200320-dcdc-emi.html
視頻確實很不錯，舉了很多例子，兄弟們可以看看。?視頻里面有下面這一張圖：
這個圖給了我啟發(fā)：這個SW節(jié)點Layout一般是一塊銅皮，與其它的導(dǎo)體（比如長的金屬導(dǎo)體，或者是線纜—比如電源線）形成寄生電容，也就是說這個SW快速變化的電壓會耦合到這些線材或是導(dǎo)體上面。
當(dāng)然了，也會耦合到其它地方，只不過線纜一般比較長，是一個很好的天線，這種輻射一般叫共模輻射，最終它在我腦子里面大致是這樣的。
?這有什么用呢？
我們要減少輻射，那么就要減小SW的面積，這樣SW與線纜之間的寄生電容就更小，耦合到線纜的噪聲電壓也就越小了，因此可以降低輻射。從這個角度來說，Layout我們盡量減小SW的面積。
當(dāng)然，另一方面，SW節(jié)點也是要流過大電流的，過流能力是必須要保證的，走線不能太細(xì)。
總的來說，就是要減小不必要的SW的銅皮，比如下圖，右邊這個鋪銅就不好。
回到SW打孔的問題，SW打孔走線，必然比直接連接電感有更大的面積，也就是會增加共模輻射的風(fēng)險。?這里還有一點值得說明下，有人會認(rèn)為：SW打過孔，會有寄生電感存在，這個不好。
其實這是沒有關(guān)系的，很容易看出來，這個寄生電感是跟原本就有的功率電感是串聯(lián)到一起的，那么這個過孔電感就可以合并到原來的功率電感里面，僅僅只是讓原來的功率電感感量增大了一丟丟，這個自然沒有什么影響。
或者用一個兄弟留言的話說：這個SW過孔就相當(dāng)于是免費增大輸出電感了。
?總的來說，文章前面提到的2種Buck的Layout情況：
SW不打孔，輸入濾波電容稍微繞一下：輸入環(huán)路沒有做到最小，差模輻射會大些。
SW打孔，輸入濾波電容最近：輸入環(huán)路做到了最小，但是SW的面積必然會加大，共模輻射可能會大些。
至于具體用哪種，我覺得不用過多糾結(jié)，隨便挑一個就行，本來就不一定超標(biāo)，其它相關(guān)的注意事項注意了，一般也不會有問題。?以上就是我個人的理解，如果有不同意見或者是補充，可以留言指出。?推薦PCB-Gerber分析小工具
1、它可以模擬出實物的效果，下面展示下：
2、它可以分析PCB板的缺陷：包括開短路，最小線寬，線距等等，還能準(zhǔn)確定位到具體位置。
3、它可以直接導(dǎo)入PCB源文件，也可以導(dǎo)入Gerber文件進(jìn)行分析，也就是說不用每次都導(dǎo)入Gerber文件進(jìn)行分析?？梢灾С謱?dǎo)入PCB源文件，包括Allegro，Pads，AD等常用軟件。
4、可以一鍵導(dǎo)出Gerber文件，坐標(biāo)文件，也可以導(dǎo)出絲印圖pdf文件等等。?DFM工具（PC客戶端）下載鏈接：https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_ly0112.zip?最近這個軟件也出了web版本，不想下載客戶端的可以使用網(wǎng)頁版（網(wǎng)頁版體驗一般，最好下載客戶端版本）
網(wǎng)頁版地址：https://dfm.elecfans.com/viewer/?這個軟件菜單都是中文的，基本上打開，看下菜單就會用吧。如果需要用到更多功能，這里有個視頻教程：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1MoEraza2P0mHnlVQmXCmrg
提取碼：0iq9
工具很不錯，誰用誰知道，哈哈哈?。?/span>
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然后有兩位兄弟留言說，他們會將Buck輸入濾波電容按照最近的方式放置，開關(guān)節(jié)點SW打孔走出去，也就是下面這兩種方式的右邊那種。
?這兩種方式最大的區(qū)別就是SW的處理不一樣，我之前也有想過，不過我無法確定哪種方式更好，因為各有優(yōu)劣勢，我不是很清楚影響有多大。下面說下我的一些想法。?關(guān)于要讓Buck的輸入環(huán)路最小這一點，大家也都是同意的，問題就在于要不要做到極致？
留言的兩位兄弟傾向于做到極致，那么就是輸入濾波電容直接跨接到Vin和GND上，然后開關(guān)節(jié)點SW打孔換層，然后再打孔回來。這樣的好處是做到了輸入環(huán)路最小了，壞處是頂層SW打孔換層，然后再打孔換回頂層。?那么SW到底要不要打孔呢？或者能不能打孔呢？?首先我們要明白為什么有這個問題存在？或者說考慮了哪些方面才會覺得SW打孔不好？
它存在的原因，是因為開關(guān)節(jié)點SW的電壓是矩形波，在開關(guān)切換的時候，dV/dt很大，有很多的高頻諧波分量，所以容易引起EMI問題。
但是如何引起EMI問題，我一直是不太明白。
?怎么說呢？關(guān)于EMI，我們估計都有聽說這么一句話：dI/dt或者dV/dt很大的時候，會意味著存在很多的高頻分量，很容易引起EMI問題。
dI/dt很大導(dǎo)致EMI問題，這個相對來說好理解一點。電流會產(chǎn)生磁場，那么在這個環(huán)內(nèi)產(chǎn)生的磁場會隨電流變化而變化，dI/dt越大，那么環(huán)內(nèi)的磁場也會劇烈變化，磁生電，電生磁，就形成電磁輻射了，這個輻射也叫做差模輻射，這種無意中形成的環(huán)形的輻射裝置可以看成是環(huán)路天線。
我前面說我不太明白，就是我無法像電流環(huán)輻射那樣，讓dV/dt在腦子里面構(gòu)成一幅輻射的圖景。
不過就在上次我發(fā)了文章之后，也有一個兄弟在留言區(qū)推薦了MPS的一個視頻。名稱叫“MPS汽車電子中DCDC芯片的EMI設(shè)計”。
B站網(wǎng)址是這個（清晰度更高）：https://www.bilibili.com/video/BV1k64y1D76C
MPS官網(wǎng)也有（可以下載課件）：https://www.monolithicpower.cn/cn/support/videos/webinar-20200320-dcdc-emi.html
視頻確實很不錯，舉了很多例子，兄弟們可以看看。?視頻里面有下面這一張圖：
這個圖給了我啟發(fā)：這個SW節(jié)點Layout一般是一塊銅皮，與其它的導(dǎo)體（比如長的金屬導(dǎo)體，或者是線纜—比如電源線）形成寄生電容，也就是說這個SW快速變化的電壓會耦合到這些線材或是導(dǎo)體上面。
當(dāng)然了，也會耦合到其它地方，只不過線纜一般比較長，是一個很好的天線，這種輻射一般叫共模輻射，最終它在我腦子里面大致是這樣的。
?這有什么用呢？我們要減少輻射，那么就要減小SW的面積，這樣SW與線纜之間的寄生電容就更小，耦合到線纜的噪聲電壓也就越小了，因此可以降低輻射。從這個角度來說，Layout我們盡量減小SW的面積。
當(dāng)然，另一方面，SW節(jié)點也是要流過大電流的，過流能力是必須要保證的，走線不能太細(xì)。
總的來說，就是要減小不必要的SW的銅皮，比如下圖，右邊這個鋪銅就不好。
回到SW打孔的問題，SW打孔走線，必然比直接連接電感有更大的面積，也就是會增加共模輻射的風(fēng)險。?這里還有一點值得說明下，有人會認(rèn)為：SW打過孔，會有寄生電感存在，這個不好。
其實這是沒有關(guān)系的，很容易看出來，這個寄生電感是跟原本就有的功率電感是串聯(lián)到一起的，那么這個過孔電感就可以合并到原來的功率電感里面，僅僅只是讓原來的功率電感感量增大了一丟丟，這個自然沒有什么影響。
或者用一個兄弟留言的話說：這個SW過孔就相當(dāng)于是免費增大輸出電感了。
?總的來說，文章前面提到的2種Buck的Layout情況：SW不打孔，輸入濾波電容稍微繞一下：輸入環(huán)路沒有做到最小，差模輻射會大些。
SW打孔，輸入濾波電容最近：輸入環(huán)路做到了最小，但是SW的面積必然會加大，共模輻射可能會大些。
至于具體用哪種，我覺得不用過多糾結(jié)，隨便挑一個就行，本來就不一定超標(biāo)，其它相關(guān)的注意事項注意了，一般也不會有問題。?以上就是我個人的理解，如果有不同意見或者是補充，可以留言指出。?推薦PCB-Gerber分析小工具
1、它可以模擬出實物的效果，下面展示下：
2、它可以分析PCB板的缺陷：包括開短路，最小線寬，線距等等，還能準(zhǔn)確定位到具體位置。
3、它可以直接導(dǎo)入PCB源文件，也可以導(dǎo)入Gerber文件進(jìn)行分析，也就是說不用每次都導(dǎo)入Gerber文件進(jìn)行分析?？梢灾С謱?dǎo)入PCB源文件，包括Allegro，Pads，AD等常用軟件。
4、可以一鍵導(dǎo)出Gerber文件，坐標(biāo)文件，也可以導(dǎo)出絲印圖pdf文件等等。?DFM工具（PC客戶端）下載鏈接：https://dfm.elecfans.com/uploads/software/promoter/hqdfm_ly0112.zip?最近這個軟件也出了web版本，不想下載客戶端的可以使用網(wǎng)頁版（網(wǎng)頁版體驗一般，最好下載客戶端版本）
網(wǎng)頁版地址：https://dfm.elecfans.com/viewer/?這個軟件菜單都是中文的，基本上打開，看下菜單就會用吧。如果需要用到更多功能，這里有個視頻教程：
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工具很不錯，誰用誰知道，哈哈哈?。?/span>
來源：硬件工程師煉成之路版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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