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深亞學(xué)堂 | PMU電源管理單元布局

  • 發(fā)布時(shí)間:2023-05-25 14:01:16
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PMU(全稱Power Management Unit),即電源管理單元,是一種高度集成、針對(duì)便攜式應(yīng)用的電源管理方案,它將傳統(tǒng)分離的若干類電源管理器件,如直流/直流轉(zhuǎn)換器(DC/DC)、低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)集成到一個(gè)封裝里,縮小了組建數(shù)量和板級(jí)空間之余,同時(shí)實(shí)現(xiàn)更高的電源轉(zhuǎn)換效率,其功耗更低。

 

一、PMU一般組成內(nèi)容

1)DC/DC開(kāi)關(guān)電源

2)LDO低壓差線性穩(wěn)壓電源

3)控制部分的電阻、電容

 

PMU


PMU多被用于消費(fèi)電子特定主芯片配套的電源管理集成單元,能提供給主控和其他外設(shè)不同電壓的電源、以及同電壓電源供給不同工作單元,如相機(jī)、射頻等。為了節(jié)省能耗,還配備有開(kāi)關(guān)機(jī)控制電路,另外還有充電控制等,對(duì)過(guò)壓、欠壓、過(guò)溫等有額外的保護(hù)電路,使所有單元能正常工作。

此處為例的PMU封裝采用TQFN-48(6x6),有占用空間小,適用于越來(lái)越小的電子產(chǎn)品需求,功耗更低、更高效的轉(zhuǎn)換效率讓電子產(chǎn)品使用得更加持久。

 

PMU封裝

 

二、PMU模塊的布局順序

一般針對(duì)PMU模塊,會(huì)先對(duì)其DC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊進(jìn)行優(yōu)先布局,相對(duì)小電源LDO則是次之,最后才是控制電路部分。

 

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使用原理圖與PCB文件的交互選項(xiàng),能大大提高以下模塊布局的效率

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PCB文件

 

1、DC/DC模塊布局

  • 先找出輸入、輸出的電源主干道

 

DC模塊布局

分析原理圖,明確電源的輸入輸出的主回路,把輸入輸出的元器件進(jìn)行分離

 

  • 輸入部分的濾波電容需要靠近IC管腳

注意大小電容的放置原則,從電源輸入路徑上看,先經(jīng)過(guò)(容值)大電容,再經(jīng)過(guò)小電容;至于為何要放置在IC管腳附近,是因?yàn)楸M量使干擾在經(jīng)過(guò)電容以后,以最小的絕對(duì)路徑進(jìn)入電源芯片,使得電源在傳輸過(guò)程中,不容易受到外界干擾

 

  • 對(duì)電源部分進(jìn)行“一字型”或“L型”布局

DataSheet

 

對(duì)于使用到的目標(biāo)電源芯片需要查找相關(guān)的DataSheet,如下圖,查看是否有關(guān)于布局及布線的推薦說(shuō)明,沒(méi)有時(shí),可對(duì)電源部分進(jìn)行“一字型”或“L型”布局,可使電流的路徑最短,電源損耗也最少

 

根據(jù)麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論,變化的磁場(chǎng)可以激發(fā)渦旋電場(chǎng),變化的電場(chǎng)可以激發(fā)渦旋磁場(chǎng);電場(chǎng)和磁場(chǎng)它們相互聯(lián)系、相互激發(fā)組成一個(gè)統(tǒng)一的電磁場(chǎng)。磁場(chǎng)在相同方向時(shí),其產(chǎn)生的影響會(huì)相互疊加,相互垂直時(shí)所產(chǎn)生的影響能相互抵消,因此,對(duì)于輸出多路的開(kāi)關(guān)電源盡量使相鄰的電感垂直放置。

 

電源輸入


上圖從外界的電源輸入,到輸出,布局呈“一字型”

 

  • 根據(jù)空間合理性以及工藝,合理地選擇擺放器件的層,盡量考慮到后期走線

 

模塊電路布局


其中需要注意的是:優(yōu)先完成單個(gè)通道的模塊電路布局,其他相同的模塊電路的其他通道,可以參考前一個(gè)通道的布局方式。

 

2、LDO模塊布局

LDO模塊布局

根據(jù)電源流向,大致規(guī)劃走線路徑,并靠近電源芯片進(jìn)行放置。找出輸入、輸出的電源主干道

 

  • 濾波電容也同樣按照(容值)先大后小、就近(電源芯片管腳)原則放置

 

電源芯片管腳


3、控制部分布局

由于控制部分傳輸?shù)氖怯行щ娖叫盘?hào),傳輸距離對(duì)其產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)不及電源部分的大,因而其電路中的少量元件可以進(jìn)行插空布局。對(duì)于空間的考慮,可以適當(dāng)采用頂?shù)踪N件的方式,合理利用布局空間,縮小板子的布局布線體積。

THE END

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