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剖析 DC - DC 电路 SW 节点铺铜面积大小的利弊

出处:网络整理 发布于:2025-08-04 15:58:53

SW 节点的电流在导通时通过开关流出,开关关断时则通过流出,这使得二极管需交替处于反偏和正偏状态,进而导致 SW 节点电压呈现明显的跳变特性。若用示波器探头测量,SW 波形为典型的斩波式,类似电压波形,但因拓扑结构不同,会有一定的直流偏移量以及振荡。这种电压和电流的快速切换,决定了 SW 节点在 PCB 设计时需格外慎重。


SW 节点的高频开关动作会产生寄生电感和电容效应,在高功率或高频应用中,如 Buck、Boost 或 Buck - Boost 电路,这些寄生参数可能引发振荡或噪声问题。因此,SW 节点的 PCB 布局设计,尤其是铺铜策略的选择,显得尤为重要。


很多人在铺铜时习惯大面积铺铜,因为大面积铺铜通常可以降低局部电阻和热阻,提升 PCB 的电流承载能力。它有助于改善散热,因为开关和二极管在高频开关时会产生显著的热量,大面积铜箔能将热量均匀分布,延长元件寿命。同时,大面积铺铜还能增强电流能力,减少导通损耗,降低电压降,并且增强 PCB 的结构稳定性,减少因热胀冷缩导致的开裂风险。



然而,SW 节点的特殊性决定了铺铜面积过大可能弊大于利。首先,SW 节点的高频电压跳变会形成有效的电场,大面积铺铜相当于扩大了天线面积,增强了向周围环境的放射状射频干扰,过多的铜箔可能导致邻近电路拾取噪声,影响信号完整性。其次,铺铜面积增大会增加与相邻层或地面的寄生电容,尤其在多层板设计中,这可能导致开关瞬间的充电放电电流增大,引发振荡或效率下降。并且如果输出导线靠近 SW 节点的大面积铜箔,容易拾取辐射噪声并传递给负载,特别是在敏感应用中,会导致性能恶化。



相比之下,小面积铺铜减少了电场天线的有效范围,可以显著降低射频干扰。建议 SW 节点仅铺设必要的铜箔,与开关和二极管直接连接即可。特别是开关频率超过 1MHz 的电路,小面积 SW 设计可以降低寄生电感和电容,改善开关瞬态响应,与其他高阻抗节点隔离,减少噪声耦合风险。



总结来说,建议仅在 SW 节点与开关、二极管直接连接处铺设铜箔,宽度根据电流密度计算(线宽和电流计算关系可以参考之前的文章),避免大面积铺铜。其次,在 SW 节点附近放置低 ESR 电容如串联一个电阻,吸收开关瞬态噪声,减轻铺铜负担。铺铜面积并非越大越好,也不是越小越好,铺铜过大会增加射频干扰和寄生参数,影响电磁兼容性;铺铜过小则可能导致电流承载能力下降。所以一定要局部适度铺铜,结合去耦电容和接地优化,确保电流通流能力和 EMC 性能的平衡。



关键词:DC - DC 电路  

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