关于SMPS开关电源外围电路设计以及PCB注意点小记（2）（非隔离类型）

首先要明确一点， 所有的开关电源都会产生噪声，这是由工作原理确定的。

所以开关电源一定要进行过滤或者走线注意从而避免不利影响。

下图是一个SMPS BUCK的示意图。

完成一个SMPS 整个过程大概需要三个步骤：

状态1 PFET 开 / NFET 关= 电感充电

状态2 PFET 关 / NFET开 = 电感放电

状态3 PFET 关 / NFET 关 = 等待下一个循环

Ztrace为PCB走线从电源输出到负载之间的PCB走线。

另外可以也可以参考下图的讲解的SMPS 降压型，可以看一下电流/电压不同阶段的状态。

对于我们应用工程师来讲，我们无法改变IC内部SMPS选件以及设计状态，在不考虑SMPS内部设计本身的情况下。如何发挥此IC SMPS最大效率和最小对外部干扰等影响的方法，以下有几个地方在设计电路器件选型和layout布线过程中需要注意：

原理：上述红线和蓝线的动作部分是SMPS产生干扰和峰值的关键环节。所以要保证一个低阻抗的环路无论是效率还是产生干扰来讲都是很有效的方式。

方法：

器件的选型以及PCB走线：

1.外部的功率电感。

首先一定是要根据负载的大小进行电感值的选择，一般参考电路都会根据IC的最大负载提供所需的标称电感值。

功率电感值不是越大越好。

好处：电感值越大电压纹波越小。

坏处：带载能力就降低，原因就是要得到同样带载能力，就要求输入电压越高。根据上图状态1的充电电路，当PFET打开时，加在电感上的电压是输入电压与输出电压的差值。电感越大，流过电感的电流增加得越慢，同样负载要得到同样的电流，需要的占空比越大。在开关频率一定的情况下，占空比的增大是有限的，占空比耗在电感上，当负载增大时，就不能有足够的占空比来保证输出电压不下降了。

选取RDC直流电阻越小越好，效率会越高。

由于感值基本是SPEC已经规定的了，所以我们更加关注的是饱和电流。一般选取最大负载电流2倍的规格进行选取。原因是如果电感饱和，峰值电流会急剧的增加到PFET上，可能会使得PFET损坏。

PCB走线要进行保证电感短走线，长走线会额外的阻抗损耗并增加EMI风险。

功率电感曲线图：

2.输入电容:

输入电容最好可以选择两个值。

一个大电容一般1uF~20uF，用来保证输入电源的稳定性，减少电流峰值和噪声耦合到其他电路。

一个小电容一般100pF~1uF。主要是用来滤除射频，音频等一些高频的干扰。

PCB:这两个电容布局要靠近IC的输入端，不然会由于走线产生的阻抗和感抗会降低其带来效果。

3.输出电容：

基本同输入电容一致。两个容值大小的并联。

PCB上电容的放置尽量靠近功率电感。

还有重中之重就是之前小记里面有记录过。NFET的“地”一定是要比较严格的，这个是很多设计者容易忽略的一个问题。保证NFET的“地”用最短，低阻抗路径连接到输出电容上，从而保证状态2电感放电的更有效的进行。