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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 16:52:25 | 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。

: n, L# Q3 V1 Q+ O  Y0 P: K
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

8 ]2 F# X9 L( B9 P

! b' r  e* E( ]" lPMU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。

8 c- J4 k) a2 @) f
9 D/ `) I5 A, f6 D* ^- q. j* r
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。
3 J9 L- i0 u8 B& l# j0 B* m
——————————————————————————————————
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
——————————————————————————————————
1 F% K+ @6 b& u5 S4 P2 B
( h9 f9 a0 [3 ^" H7 Y% Q
1、DC/DC模块布局
  • 先找出输入、输出的电源主干道
    5 h# z% O4 K! f+ |* F+ y4 h
4 K' ^& W9 E2 h# T' t! l
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
7 N- d7 G1 g. M4 d2 }
  • 输入部分的滤波电容需要靠近IC管脚
    " e8 a; _& K! h) p5 U* ~2 @
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
- D1 J9 @+ X) d1 r( Y. g$ Y
  • 对电源部分进行“一字型”或“L型”布局" P8 F- y' Q, s- j0 G' F3 D, n
6 Q- h5 T: i) i% s
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

# t2 i& j. H9 ~" b: e
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。
6 n( S4 f8 }' d! O4 s4 G' r$ G
. M# x2 c- \# g; z
上图从外界的电源输入,到输出,布局呈“一字型”

: N3 ?, F- x+ u0 V. H. ?
  • 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
    % v8 V" u4 G6 }% s0 v( R
% \4 v5 R; R( q9 r0 R

2 d6 f: m4 d+ p6 X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。

8 D$ _6 U9 s: k5 C1 C& K2、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
' h3 W) d2 K4 a. J
  • 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
    + n7 `0 O4 R  n$ H! v

! l+ N6 ~7 {- s( p

& o  K- ?7 p9 D- V8 q3 N3、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 2023-5-26 10:49:54 | 显示全部楼层
建议电感底部不要放置元件  以免干扰
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