
Part 01
前言
SW节点是DC-DC电路中动态变化的核心区域。其电流在开关导通时通过开关流出,开关关断时则通过二极管流出,导致二极管需交替处于反偏和正偏状态。这一交替过程使得SW节点电压呈现明显的跳变特性。若使用示波器探头测量,观察到的SW波形为典型的斩波式,类似于电感电压波形,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节点在进行PCB设计时要慎重。
SW节点的高频开关动作会产生寄生电感和电容效应,尤其是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布局设计需特别注意,尤其是铺铜策略的选择。
SW节点铺铜设计到底是大了好还是小了好呢?接下来我们就分析一下这个问题。

Part 02
铺铜面积对SW节点的影响

同时大面积铺铜还能增强电流能力,对于电流比较大的时候,较大的铜箔面积能减少导通损耗,降低电压降。大面积铺铜能增强PCB的结构稳定性,减少因热胀冷缩导致的开裂风险。
那这适用于SW节点的铺铜吗?
然而,SW节点的特殊性决定了铺铜面积过大可能弊大于利。
首先就是射频干扰RFI增加,SW节点的高频电压跳变会形成有效的电场天线。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。并且如果输出导线若靠近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。
所以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。个人建议,SW节点应仅铺设必要的铜箔,与开关和二极管直接连接即可,不要搞得越大越好。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。
Part 03
总结

END
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