一种降低高频开关噪声的DCDC降压型开关电源及装置的制作方法

本发明涉及pcb设计，尤其涉及一种降低高频开关噪声的dcdc降压型开关电源及装置。

背景技术：

1、pcb（printed circuit board），中文名称为印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎所有的电子设备，只要有集成电路等电子元器件，都要使用印制板来实现它们之间的电气互连。在电子产品开发过程中，最基本的成功因素是该电子产品的印制板的设计和制造。印制板的设计质量直接影响到整个电子产品的性能和可靠。

2、开关电源是印制板上常用的元器件之一，为其它电路提供所需的驱动电流，它的性能好坏直接影响到整个印制板的性能。

3、开关电源的pcb设计对其实际性能起着非常重要的作用，而接地方式又影响着开关电源的性能。良好的接地方式能够改善其性能，保证电路稳定。

4、开关电源的地分为模拟信号地和电源功率地。电源的输入地和开关节点处为高频开关噪声区域，而模拟信号地为敏感的小信号参考地。因此，处理pcb板的开关电源地的连接方式问题，也就是处理模拟信号地和电源功率地的连接问题。

5、在对开关电源的pcb设计中，接地是开关电源四个电流回路的第四层支路，作为电路的公共参考点起着很重要的作用，它是控制干扰的重要方法。因此，在pcb布局中应仔细考虑接地线的放置，将各种接地混合会造成电源工作不稳定。一般在单层板和双层板的pcb设计中，由于受层数的限制，大多数都不会将接地混合。但却在多层板中，却没能很好的处理开关电源地的连接方式，将接地混合，导致高频开关噪声通过接地过孔传播到其它层，从而对其它层的信号造成一定的干扰，影响电路的稳定。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种降低高频开关噪声的dcdc降压型开关电源及装置。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：本发明第一方面提供：一种降低高频开关噪声的dcdc降压型开关电源，包括依次序层叠的顶层、第二层、第三层和第四层，所述顶层包括开关电源芯片u1、续流二极管d1、输入滤波电容模块、第四电容c4、第五电容c5、输出滤波电容模块、第一电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4；所述输入滤波电容模块的输入端连接信号源，输入滤波电容模块的输出端连接开关电源芯片u1的vin端和第一电阻r1的第一端，输入滤波电容模块的接地端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第一电阻r1的第二端连接开关电源芯片u1的en端；所述第二电阻r2的第一端连接开关电源芯片u1的comp端，第二电阻r2的第二端连接第四电容c4的第一端；所述第四电容c4的第二端连接开关电源芯片u1的模拟信号地agnd；所述开关电源芯片u1的lx端连接续流二极管d1的负极和第一电感l1的第一端，开关电源芯片u1的fb端连接第三电阻r3的第二端和第四电阻r4的第一端，开关电源芯片u1的ss端连接第五电容c5的第一端；所述续流二极管d1的正极连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第一电感l1的第二端连接第三电阻r3的第一端和输出滤波电容模块的输入端；所述第四电阻r4的第二端连接开关电源芯片u1的模拟信号地agnd；所述第五电容c5的第二端连接开关电源芯片u1的模拟信号地agnd；所述输出滤波电容模块的接地端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd，输出滤波电容模块的输出端连接外部用电设备；输入滤波电容模块的接地端、续流二极管d1的正极和输出滤波电容模块的接地端在顶层相连，并通过过孔连接到第二层；开关电源芯片u1的模拟信号地agnd在顶层和第二层与开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd隔离；输出滤波电容模块的接地端在第三层和第四层通过过孔与开关电源芯片u1的模拟信号地agnd连接；输入滤波电容模块的接地端、续流二极管d1的正极在第三层和第四层与开关电源芯片u1的模拟信号地agnd隔离。

3、优选的，所述的输入滤波电容模块包括第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3；所述第一电容c1的第一端连接信号源和第二电容c2的第一端，第一电容c1的第二端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第二电容c2的第一端连接第三电容c3的第一端，第二电容c2的第二端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；第三电容c3的第一端连接开关电源芯片u1的vin端和第一电阻r1的第一端，第三电容c3的第二端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3之间的走线宽度在2mm以上。

4、优选的，所述的输出滤波电容模块包括第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8；所述第六电容c6的第一端连接第一电感l1的第二端、第三电阻r3的第一端和第七电容c7的第一端，第六电容c6的第二端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第七电容c7的第一端连接第八电容c8的第一端，第七电容c7的第二端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第八电容c8的第一端连接外部用电设备，第八电容c8的第二端连接开关电源芯片u1的高频开关噪声地pgnd；所述第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8之间的走线宽度在4mm以上。

5、优选的，所述的第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3在顶层按电容量从小到大依次靠近开关电源芯片u1的vin端摆放，第一电容c1、第二电容c2和第三电容c3至少设置2个过孔。

6、优选的，所述的第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8在顶层按电容量从大到小依次靠近第一电感l1摆放，第六电容c6、第七电容c7和第八电容c8至少设置4个过孔。

7、优选的，所述的高频开关噪声地pgnd与模拟信号地agnd之间通过切割地平面区域隔离；在顶层，装配开关电源芯片u1、续流二极管d1、输入滤波电容模块、第四电容c4、第五电容c5、输出滤波电容模块、第一电感l1、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4的区域与模拟信号地agnd之间通过切割地平面区域隔离；在第二层输入滤波电容模块的接地端、输出滤波电容模块的接地端、续流二极管d1的正极和电源开关模块u1的高频开关噪声地pgnd通过铜皮相连，输入滤波电容模块的接地端、输出滤波电容模块的接地端、续流二极管d1的正极与模拟信号地agnd之间通过切割地平面区域隔离；在第三层和第四层，续流二极管d1的正极、电源开关模块u1的高频开关噪声地pgnd与模拟信号地agnd之间通过切割地平面区域隔离。

8、优选的，所述的切割地平面区域的宽度为2mm以上，在第三层、第四层模拟信号地agnd与高频开关噪声地pgnd过孔的距离在2mm以上。

9、优选的，所述开关电源芯片u1与续流二极管d1、第一电感l1之间的走线宽度为4mm以上；第一电阻r1与开关电源芯片u1、第二电阻r2、第五电容c5之间的走线宽度为0.2mm以上；第二电阻r2与第四电容c4之间的走线宽度为0.5mm以上；第三电阻r3与第四电阻r4之间的走线宽度为0.3mm以上；第五电容c5与第一电阻r1、开关电源芯片u1、续流二极管d1之间的走线宽度为0.5mm以上。

10、本发明第二方面提供：一种降低高频开关噪声的装置，包含上述任一种降低高频开关噪声的dcdc降压型开关电源。

11、本发明的有益效果是：

12、1）通过改进在多层pcb板设计中隔离开关电源的高频开关噪声地和模拟信号地来防止高频开关噪声通过接地过孔传播到其它层，确保了开关电源控制电路的稳定，从而改善了其性能。

13、2）输入电源地、续流二极管地、输出电源地在顶层直接相连，并通过大量地过孔连接到第二层，既保证了开关电源在开关管开、关时的电流环路面积较小，也降低了电源地的寄生参数，减少直流损耗。

14、3）各个元器件加宽走线，在满足过流的同时降低寄生电感。

15、4）输入输出滤波电容模块扇出过孔时，多打过孔，满足过流能力，同时也降低寄生参数，提高性能。

16、5）高频开关噪声地pgnd与模拟信号地agnd之间通过切割地平面区域隔离降低噪声耦合。