Part 01 前言

SW節(jié)點(diǎn)是DC-DC電路中動(dòng)態(tài)變化的核心區(qū)域。其電流在開關(guān)導(dǎo)通時(shí)通過開關(guān)流出，開關(guān)關(guān)斷時(shí)則通過二極管流出，導(dǎo)致二極管需交替處于反偏和正偏狀態(tài)。這一交替過程使得SW節(jié)點(diǎn)電壓呈現(xiàn)明顯的跳變特性。若使用示波器探頭測(cè)量，觀察到的SW波形為典型的斬波式，類似于電感電壓波形，但因拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同，會(huì)有一定的直流偏移量以及振蕩。這種電壓和電流的快速切換決定了SW節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)要慎重。

SW節(jié)點(diǎn)的高頻開關(guān)動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生寄生電感和電容效應(yīng)，尤其是在高功率或高頻應(yīng)用中如Buck、Boost或Buck-Boost電路，這些寄生參數(shù)可能引發(fā)振蕩或噪聲問題。因此，SW節(jié)點(diǎn)的PCB布局設(shè)計(jì)需特別注意，尤其是鋪銅策略的選擇。

SW節(jié)點(diǎn)鋪銅設(shè)計(jì)到底是大了好還是小了好呢？接下來我們就分析一下這個(gè)問題。

Part 02 鋪銅面積對(duì)SW節(jié)點(diǎn)的影響

很多人鋪銅的時(shí)候有個(gè)習(xí)慣，總覺得鋪的越大越好，因?yàn)榇鸢负苊黠@鋪銅面積大通常可以能降低局部電阻和熱阻，提升PCB的電流承載能力。大面積鋪銅可以改善散熱，應(yīng)為開關(guān)和二極管在高頻開關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生顯著的熱量，大面積銅箔有助于將熱量均勻分布，延長(zhǎng)元件壽命。

同時(shí)大面積鋪銅還能增強(qiáng)電流能力，對(duì)于電流比較大的時(shí)候，較大的銅箔面積能減少導(dǎo)通損耗，降低電壓降。大面積鋪銅能增強(qiáng)PCB的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少因熱脹冷縮導(dǎo)致的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

那這適用于SW節(jié)點(diǎn)的鋪銅嗎？

然而，SW節(jié)點(diǎn)的特殊性決定了鋪銅面積過大可能弊大于利。

首先就是射頻干擾RFI增加，SW節(jié)點(diǎn)的高頻電壓跳變會(huì)形成有效的電場(chǎng)天線。大面積鋪銅相當(dāng)于擴(kuò)大了天線面積，增強(qiáng)了向周圍環(huán)境的放射狀射頻干擾。過多的銅箔可能導(dǎo)致鄰近電路拾取噪聲，影響信號(hào)完整性。

其次鋪銅面積增大會(huì)增加與相鄰層或地面的寄生電容，尤其在多層板設(shè)計(jì)中。這可能導(dǎo)致開關(guān)瞬間的充電放電電流增大，引發(fā)振蕩或效率下降。并且如果輸出導(dǎo)線若靠近SW節(jié)點(diǎn)的大面積銅箔，容易拾取輻射噪聲并傳遞給負(fù)載，特別是在敏感應(yīng)用中，會(huì)導(dǎo)致性能惡化。

所以小面積鋪銅減少了電場(chǎng)天線的有效范圍，可以顯著降低射頻干擾。個(gè)人建議，SW節(jié)點(diǎn)應(yīng)僅鋪設(shè)必要的銅箔，與開關(guān)和二極管直接連接即可，不要搞得越大越好。特別是開關(guān)頻率超過1MHz的電路，小面積SW設(shè)計(jì)可以降低寄生電感和電容，改善開關(guān)瞬態(tài)響應(yīng)。與其他高阻抗節(jié)點(diǎn)隔離，減少噪聲耦合風(fēng)險(xiǎn)。

Part 03 總結(jié)

總結(jié)來說建議僅在SW節(jié)點(diǎn)與開關(guān)、二極管直接連接處鋪設(shè)銅箔，寬度根據(jù)電流密度計(jì)算（線寬和電流計(jì)算關(guān)系可以參考之前的文章），避免大面積的去鋪。其次在SW節(jié)點(diǎn)附近放置低ESR電容如陶瓷電容串聯(lián)一個(gè)電阻，吸收開關(guān)瞬態(tài)噪聲，減輕鋪銅負(fù)擔(dān)。所以鋪銅面積并非越大越好，也不是越小越好，鋪銅過大會(huì)增加射頻干擾和寄生參數(shù)，影響電磁兼容性；鋪銅過小則可能導(dǎo)致電流承載能力下降。所以一定要局部適度鋪銅，結(jié)合去耦電容和接地優(yōu)化，確保電流通流能力和EMC性能的平衡。