如何在 PMIC 周围放置无源元件以优化 PCB 布局

功率一直是大多数设计人员在板上布线的挑战。设计人员面临着功率密度、元件布局、选择印刷电路板 (PCB) 层数和信号之间的交叉耦合等方面的挑战。由于将许多电源复杂地集成到单个封装中，PCB 设计可能会更加困难。但是您可以通过遵循一些规则来缓解挑战。

在考虑 PCB 布局之前，您必须首先解决 PCB 堆积问题。您必须决定需要哪些组件以及放置它们的位置，因为有几种不同的方法。根据应用的不同，您可能需要相应地调整每个 PCB 和/或做出各种权衡。

专用集成电路（ASIC）是为目标应用（例如工业，汽车，IoT，移动，医疗和家庭自动化）设计和优化的系统。复杂的ASIC可能包含不同的组件，例如微处理器，接口和外围功能，最终形成片上系统（SoC）。SoC的复杂设计需要额外的电源轨来提供不同的电流和电压。这些应该在仔细控制下单独供电。
复杂的PMIC包含几个数字和模拟功能块。模拟电路通过控制器调节感测和监视，以控制上电排序和PMIC操作。控制器电路可以容纳可编程序逻辑，微控制器或状态机。标准电源管理包括使用DC-DC转换器，低压差（LDO）线性稳压器，安全功能和电压监控功能。
例如，智能手机具有强大的应用处理器和为GPS，多个传感器，蓝牙，NFC，相机，收音机，Wi-Fi和蜂窝无线供电的轻巧电池所增强的属性。这些手机结合了多个PMIC，可动态管理使用情况和电池寿命。下面的图1显示了NXP引入的用于优化不同模块（例如，多处理器系统的计算，安全性和外围设备）的Multiple PMIC概念。

功率密度，信号交叉耦合，组件放置和PCB层数是设计人员必须考虑的关键领域。在单个PMIC封装中将多个电源进行复杂的集成会使PCB设计变得困难。
在用不同的专用接地层，信号层和电源层对所述PCB布局进行平面布置之前，必须先考虑PCB叠层（PCB层数）。良好的层积对于差模发射，外部噪声敏感性，共模发射，串扰和电气性能至关重要。
组件的放置对于任何良好的PCB布局都是必不可少的。可以根据特定应用程序以不同的方式放置组件。每个PCB都必须进行适当调整，并且可能需要进行多次权衡。在元件放置期间，从PMIC输入引脚开始至关重要，因为输入电容器用作本地电源，特别是用于瞬态电源需求。
PMIC性能对于数据完整性至关重要，应确保其不受诸如干扰和损坏之类的危害。布局必须使攻击者远离对噪声敏感的信号，并保护来自其他攻击者的敏感信号。

无论应用如何，所有设计都遵循一些基本的元件放置规则。电源管理集成电路(PMIC) 通常包括多个电源的集成，例如降压转换器、升压转换器、线性压差稳压器 (LDO)、参考电压、时钟和通用输入/输出 (GPIO)。每个电源都需要电容器、电感器和电阻器等组件。开始在 PMIC 的输入引脚上放置组件非常重要。PMIC 的输入电容必须非常靠近 PMIC，并且在电路板的同一层上。PMIC 的输出引脚优先于输入电容。

在为 PMIC 放置组件时，您必须考虑根据电源放置输出引脚的位置。首先，将与参考块相关的组件放置在输入电容之后。其次，将降压转换器的电感器放置在与 PMIC 相同的层上，位于参考块组件之后。第三，将降压转换器输出电容放置在电感之后。如果这不可行，请将这些组件放置在底层 PMIC 的正下方，每个组件与多个通孔相连。（升压转换器的布局方案略有不同；优先考虑电感器。）最后要考虑的组件是 LDO。图 1 显示了一个有效的 PMIC 布局方案示例。

图 1： PMIC 周围的无源布局

如果您遵循这些组件布局的基本规则，那么您对电源管理 IC 的布局决策将变得更加容易。通过以这种方式放置组件，您将有足够的空间来布置走线。它将为您提供更多空间来对组件之间的信号迹线进行必要的调整。