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深亚学堂 | PMU电源管理单元布局

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发表于 2023-5-25 16:51:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
PMU(全称Power Management Unit),即电源管理单元,是一种高度集成、针对便携式应用的电源管理方案,它将传统分离的若干类电源管理器件,如直流/直流转换器(DC/DC)、低压差线性稳压器(LDO)集成到一个封装里,缩小了组建数量和板级空间之余,同时实现更高的电源转换效率,其功耗更低。
: g! _* }! \7 n. l# @5 P
一、PMU一般组成内容
1)DC/DC开关电源
2)LDO低压差线性稳压电源
3)控制部分的电阻、电容

6 Y3 L* A6 ~4 v( U
8 H- v/ @, C1 S* j
PMU多被用于消费电子特定主芯片配套的电源管理集成单元,能提供给主控和其他外设不同电压的电源、以及同电压电源供给不同工作单元,如相机、射频等。为了节省能耗,还配备有开关机控制电路,另外还有充电控制等,对过压、欠压、过温等有额外的保护电路,使所有单元能正常工作。
此处为例的PMU封装采用TQFN-48(6x6),有占用空间小,适用于越来越小的电子产品需求,功耗更低、更高效的转换效率让电子产品使用得更加持久。
* Y( i7 q) D6 H9 o3 h* [

9 ^% g( v2 g1 m9 x" {
二、PMU模块的布局顺序
一般针对PMU模块,会先对其DC/DC开关电源模块进行优先布局,相对小电源LDO则是次之,最后才是控制电路部分。
" w" b% u3 t+ J8 X+ W/ P
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使用原理图与PCB文件的交互选项,能大大提高以下模块布局的效率
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5 g0 ]3 ]- m5 Y% B- j/ Y) |

* l1 `0 H/ t) J& q' A8 S  }1、DC/DC模块布局
  • 先找出输入、输出的电源主干道
    4 e. \8 d6 v7 [; ^
% o% p# R) l) [2 {7 b
分析原理图,明确电源的输入输出的主回路,把输入输出的元器件进行分离
  S- ^% ?3 t/ T; ]# L
  • 输入部分的滤波电容需要靠近IC管脚
    / j, \( B/ v* h' h3 c2 f* M
注意大小电容的放置原则,从电源输入路径上看,先经过(容值)大电容,再经过小电容;至于为何要放置在IC管脚附近,是因为尽量使干扰在经过电容以后,以最小的绝对路径进入电源芯片,使得电源在传输过程中,不容易受到外界干扰

! H$ ^* S  c0 I7 T1 Y
  • 对电源部分进行“一字型”或“L型”布局
    2 g. Y1 |/ C1 b' R, q9 b0 Q
+ f& @# e3 {/ J6 k" ~
对于使用到的目标电源芯片需要查找相关的DataSheet,如下图,查看是否有关于布局及布线的推荐说明,没有时,可对电源部分进行“一字型”或“L型”布局,可使电流的路径最短,电源损耗也最少
, r1 A) H$ ]: h2 u5 U" t/ P
根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。磁场在相同方向时,其产生的影响会相互叠加,相互垂直时所产生的影响能相互抵消,因此,对于输出多路的开关电源尽量使相邻的电感垂直放置。

0 r" [7 F) G% S$ ~" `3 A3 o

* T/ l: o/ T  N* o' i% y上图从外界的电源输入,到输出,布局呈“一字型”

1 }8 s) \3 L0 p$ ]
  • 根据空间合理性以及工艺,合理地选择摆放器件的层,尽量考虑到后期走线
    7 g& l* d+ Q" x! I" m$ _
! e+ L* i, p6 h% a% ?0 M8 x( a
6 A* P# R/ F" y! K
其中需要注意的是:优先完成单个通道的模块电路布局,其他相同的模块电路的其他通道,可以参考前一个通道的布局方式。
3 o' @: ~( p/ s, h8 S
2、LDO模块布局
根据电源流向,大致规划走线路径,并靠近电源芯片进行放置。找出输入、输出的电源主干道
8 Q9 |$ P# J7 |# b* T
  • 滤波电容也同样按照(容值)先大后小、就近(电源芯片管脚)原则放置
    * a0 u0 _* b. k, A4 m! k
+ R+ q, g6 X) ]6 g! _8 ^

; J' ^. d6 Y8 W( B" f0 Q, Q! ~3、控制部分布局
由于控制部分传输的是有效电平信号,传输距离对其产生的影响远不及电源部分的大,因而其电路中的少量元件可以进行插空布局。对于空间的考虑,可以适当采用顶底贴件的方式,合理利用布局空间,缩小板子的布局布线体积。

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发表于 2023-5-25 19:02:40 | 显示全部楼层
学习学习,谢谢分享好资料
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发表于 2023-5-29 09:18:28 | 显示全部楼层
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