在電子產(chǎn)品中，電源模塊就像 “能量管家”，負責(zé)把不穩(wěn)定的電能轉(zhuǎn)換成設(shè)備需要的穩(wěn)定電力，而 PCB 設(shè)計則是給這個 “管家” 搭建高效工作的 “場地”。設(shè)計不合理，不僅會導(dǎo)致設(shè)備供電不穩(wěn)、頻繁死機，還可能產(chǎn)生干擾，影響整體性能。今天就結(jié)合實操細節(jié)，聊聊開關(guān)電源和線性穩(wěn)壓電源（LDO）的 PCB 設(shè)計，從基礎(chǔ)原理到關(guān)鍵要點，讓新手也能輕松理解。

一、先搞懂兩種核心電源：開關(guān)電源與 LDO

要做好 PCB 設(shè)計，得先明白兩種電源的 “工作邏輯”，它們的特性不同，設(shè)計重點也不一樣。

1. 開關(guān)電源：高效的 “電能轉(zhuǎn)換器”

開關(guān)電源是很多設(shè)備的 “主力電源”，比如路由器、小家電的供電模塊，它能實現(xiàn)直流電壓之間的轉(zhuǎn)換（DC-DC），還具備啟動、過流 / 過壓保護、噪聲濾波等功能，核心是通過 “快速開關(guān)” 來穩(wěn)定電壓。

它的工作流程很像 “智能水龍頭調(diào)節(jié)”：輸出端有兩個電阻（R1、R2）組成的 “監(jiān)測器”，實時檢測輸出電壓。如果電壓偏高，就把 “電壓異常信號” 傳給 “比較放大器”，再通過 “脈寬調(diào)制電路（PWM）” 和 “驅(qū)動電路”，讓功率器件的導(dǎo)通時間變短（相當(dāng)于關(guān)小水龍頭）；如果電壓偏低，就延長導(dǎo)通時間（開大水龍頭）。通過這種動態(tài)調(diào)整，就能讓輸出電壓始終穩(wěn)定在目標(biāo)值。

放在 “它的工作流程很像‘智能水龍頭調(diào)節(jié)’：” 之后，用于直觀展示開關(guān)電源的基本構(gòu)成，幫助讀者理解 “監(jiān)測器”“PWM 電路” 等部件的位置和連接關(guān)系。

2. 線性穩(wěn)壓電源（LDO）：安靜的 “電壓減壓閥”

LDO 全稱 “低壓差線性穩(wěn)壓器”，功能更專一 —— 只能把高電壓降到低電壓（比如 5V 轉(zhuǎn) 3.3V），不能升壓。它的優(yōu)勢是 “安靜穩(wěn)定”：輸出電壓幾乎沒有波動（紋波?。?，電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低，適合給對供電穩(wěn)定性要求高的小電流設(shè)備供電，比如傳感器、單片機。

它的工作邏輯很直接：通過內(nèi)部的晶體管或 FET，像 “削蘋果” 一樣，從輸入電壓中減去多余的部分，直接輸出穩(wěn)定的低電壓，無需復(fù)雜的 “開關(guān)” 動作，因此工作時干擾更少。

二、開關(guān)電源 PCB 設(shè)計：這些要點不能錯

開關(guān)電源的 PCB 設(shè)計，核心是 “減少干擾、降低損耗”，尤其是要嚴(yán)格遵循芯片手冊（datasheet）的建議，下面結(jié)合具體規(guī)則詳細說明。

1. 先查手冊，按推薦布局布線

設(shè)計前第一步，一定要下載開關(guān)電源主芯片的 datasheet，手冊里會明確標(biāo)注推薦的布局和布線方式，這是避免設(shè)計失誤的關(guān)鍵。比如常用的 TPS54550 芯片，其布線規(guī)則具有代表性，類似的 TPS54610 芯片也可參考這套規(guī)則。

放在 “比如常用的 TPS54550 芯片” 之后，展示 TPS54550 芯片的 PCB 布局示例，讓讀者清楚輸入電容、電感、接地等部件的擺放和連接要求。

2. 主通路清晰，核心元件為中心

輸入和輸出的 “主電流通道” 要規(guī)劃清楚，預(yù)留出鋪銅和打過孔的空間，不能讓線路繞遠路。布局時要以開關(guān)電源的核心元器件（比如主芯片、電感）為中心，其他元件圍繞它擺放；同時注意，電源濾波器的輸入端和輸出端要盡量遠離，防止輸入端的噪聲 “竄” 到輸出端，影響電壓穩(wěn)定性。

放在 “防止輸入端的噪聲‘竄’到輸出端” 之后，結(jié)合圖中 “輸入 28V”“DGND” 的標(biāo)注，直觀展示主通路的布局和濾波器的位置關(guān)系。

3. 布局緊湊，減少引線和過孔

開關(guān)電源的元件要 “緊湊排列”，推薦采用 “一字型布局”，讓元件整齊、均勻地分布在 PCB 上。這樣做的目的是縮短元件之間的引線長度，減少過孔的使用 —— 引線越長、過孔越多，電流損耗和干擾風(fēng)險就越大。尤其是關(guān)鍵的濾波電容，必須按 datasheet 的要求放置，不能隨意改動位置。

放在 “尤其是關(guān)鍵的濾波電容” 之后，通過圖中 “輸出 1:4V”“輸入 5V” 的標(biāo)注，展示緊湊的一字型布局，以及濾波電容的合理擺放方式。

4. 大電流引線要 “加粗鋪銅”

開關(guān)電源中的大電流線路，比如公共地線、電源輸入 / 輸出線，最好用 “鋪銅” 的方式處理；如果無法鋪銅，也要盡量把線寬加大，這樣能降低線路電阻，減少電壓損耗，還能避免因寄生耦合產(chǎn)生的 “自激” 問題（自激會導(dǎo)致電壓波動）。至于模塊內(nèi)部的普通信號互連線，線寬一般要加粗到 10mil 以上（但不能比芯片引腳寬，避免焊接問題）。

放在 “至于模塊內(nèi)部的普通信號互連線” 之后，展示大電流引線的鋪銅 / 加粗處理方式，讓讀者清楚線寬和鋪銅的實際效果。

5. 特殊引腳的 “精細化處理”

開關(guān)電源有幾個關(guān)鍵引腳，處理不當(dāng)很容易引入干擾，必須重點關(guān)注：

SENSE 引腳（采樣引腳）：負責(zé)檢測輸出電壓，布線時要遠離干擾源和大電流平面，不能直接連到開關(guān)電源芯片管腳上，一般用 0.5mm 寬的線，連接到輸出濾波電容的后面，確保采樣信號準(zhǔn)確。

GATE 引腳（驅(qū)動引腳）：控制功率器件的開關(guān)，要遠離干擾源，引線既要短又要粗，減少信號延遲和干擾。

INTVCC 引腳（內(nèi)部供電引腳）：它的濾波電容很關(guān)鍵，能為 GATE 引腳提供快速波動的電流，必須緊貼芯片放置，否則會影響電路正常工作。

“SENSE 引腳（采樣引腳）” 的說明之后，展示 SENSE 線的布線路徑和連接位置；

在 “INTVCC 引腳（內(nèi)部供電引腳）” 的說明之后，通過圖中電容（如 C4225）的擺放，體現(xiàn) “緊貼芯片” 的要求。

6. 散熱與抗干擾：避開信號線，垂直放電感

開關(guān)電源芯片和電感下面，不能布任何信號線，否則會被電源工作時產(chǎn)生的干擾影響；芯片的散熱焊盤要打散熱地過孔，并且開窗（露出銅皮），保證熱量能順利傳導(dǎo)到地平面，避免芯片過熱損壞。

如果是多路輸出的開關(guān)電源，相鄰的電感要 “垂直放置”，不能平行放 —— 平行放置的電感會相互干擾，導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定。

在 “避免芯片過熱損壞” 之后，展示芯片和電感下方的布線禁忌，以及散熱焊盤的處理方式；

在 “不能平行放” 之后，通過 “平行放置” 與 “垂直放置” 的對比，讓讀者清楚正確的電感擺放方式。

7. 鋪銅別貪多，預(yù)留隔熱路徑

鋪銅是為了增大電流承載能力，但不能一味追求 “全連接”—— 如果沒有預(yù)留隔熱路徑，焊接時會出現(xiàn)立片、堆錫、虛焊等問題，反而影響電路可靠性。鋪銅時要根據(jù)電流需求合理規(guī)劃，確保焊接時熱量能均勻傳導(dǎo)。

在 “反而影響電路可靠性” 之后，展示鋪銅時因未預(yù)留隔熱路徑導(dǎo)致的焊接問題，提醒讀者避開此類錯誤。

三、LDO 的 PCB 設(shè)計：簡單但細節(jié)不能少

LDO 電路簡單，但要保證穩(wěn)定輸出，PCB 設(shè)計仍有兩個關(guān)鍵要點（以 5V 轉(zhuǎn) 3.3V 為例）。

1. 濾波電容：按 “先大后小” 原則擺放

LDO 的輸入和輸出端都需要濾波電容，擺放時要遵循 “先大后小” 的順序 —— 先放容量大的電容，再放小容量電容，并且要緊貼 LDO 芯片的輸入、輸出管腳。這樣能快速濾除不同頻率的噪聲，讓輸入和輸出電壓更穩(wěn)定。

放在 “讓輸入和輸出電壓更穩(wěn)定” 之后，結(jié)合圖中 “輸出 3.3V”“GND” 的標(biāo)注，展示濾波電容的擺放順序和位置。

2. 地線處理：寬銅皮 + 多過孔，輸入輸出地連通

LDO 的 GND 管腳（地線引腳）要保證銅皮足夠?qū)?，過孔數(shù)量也要充足（和輸入、輸出端的過孔數(shù)量差不多），這樣能降低接地電阻，減少接地噪聲。同時，輸入端的地和輸出端的地要盡量連接在一起，形成統(tǒng)一的接地平面，避免因接地不一致導(dǎo)致電壓波動。

放在 “避免因接地不一致導(dǎo)致電壓波動” 之后，展示 GND 管腳的銅皮寬度、過孔分布，以及輸入輸出地的連接方式。

總結(jié)

電源模塊的 PCB 設(shè)計，核心是 “跟著原理走，盯著細節(jié)做”：開關(guān)電源要重點關(guān)注干擾控制、電流損耗和散熱；LDO 要注重濾波和接地。只要嚴(yán)格遵循芯片手冊，做好布局、布線、鋪銅這些細節(jié)，就能讓電源模塊穩(wěn)定工作，為整個設(shè)備提供可靠的 “能量支持”。

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