MAX20021/MAX20022 PCB布局指南
Abstract
本应用笔记解释如何设计用于车载供电的四通道电源管理IC(PMIC) MAX20021/MAX20022，在降低辐射的同时获取最佳性能。文中给出了电源管理电路的四层板设计布局。
引言
合理的PCB布局至关重要,尤其是在高频开关型稳压器(例如，MAX20021/MAX20022)的设计中。经过优化的PCB布局可以提供干净的输出，并简化电磁干扰(EMI)测试中的调试工作。本文介绍了一些优化电路布局的关键区域，确保提供最佳性能。
总体布局设计指南
- 使输入电容(C5-C8)、电感(L1-L4)和输出电容(C1-C4)形成的环路面积保持最小。
- VA输出电容(C9)尽可能靠近引脚26 (VA和引脚24(GND)放置，电容与引脚之间不要有过孔。该引脚为IC的模拟供电输入，引线上产生的任何电感都将增加模拟噪声，从而增大LX[1:4]的输出抖动。
- 优先使用尽可能短的走线。
优化AC-DC电流通路
为降低电磁辐射，MAX20021/MAX20022外围的无源元件布局非常关键。存在电流阶跃变化的路径称为交流路径，出现在开关通/断操作的时刻。开关接通/断开（ON/OFF）之后，电流流过的路径为直流路径。
交流路径
MAX20021同步整流DC-DC转换器每路输出的开关电流路径上具有三个无源器件(C1、C5、L1)。这三个元件对电磁辐射和器件性能的影响非常大。图1、图2所示为OUT1在ON/OFF期间的开关电流路径；图3为两个电流路径的差异，具有最大di/dt。应优先考虑C5的布线，其次是L1和C1布线。
图1. PMOS导通时OUT1的电流路径。
图2. DMOS导通时OUT1的电流路径。
图3. OUT1交流路径差异。
扩频
如果改善布线无法通过用户的辐射标准测试，可以定制具有时钟扩频的MAX20021/MAX20022产品，扩频器件与标准版本器件相比,能够使FM频带的噪声降低12dB。有关定制扩频器件的流程，请参考器件数据表的相关说明。
举例：四层PCB设计布局
图4至图7是根据上述布线指南制作的四层板示意图。
图4. 四层板布线–顶层
图5. 四层板布线–PGND层
图6. 四层板布线–VSUP层
图7. 四层板布线-底层
结论
针对开关稳压器MAX20021/MAX20022 (图8)的外围元件进行合理布局，有助于从源头降低噪声和电磁辐射，节约项目评估阶段的宝贵时间，缩短产品研发周期。
| 表一. 元器件列表 | ||
| Designation | Qty | Description |
| C1–C4 | 4 | 10µF, 10V ±10% X7R 1206 ceramic capacitor |
| C5–C8 | 4 | 2.2µF, 10V ±10% X7R 0603 ceramic capacitor |
| C9 | 1 | 470nF, 10V ±10% X7R 0402 ceramic capacitor |
| R1–R4 | 1 | 20kΩ ±1% 0402 resistors |
| L1–L4 | 4 | MTD2520–CN1R5M 1.5µH inductor |
| U1 | 1 | MAX20021/MAX20022 quad, low-voltage DC-DC converters |
图8. PCB布板原理图
作者
