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深亚学堂 | PMU电源管理单元布局

  • 发布时间:2021-03-17 08:53:04
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PMU(全称Power Management Unit),即电源管理单元,是一种高度集成、针对便携式应用的电源管理方案,它将传统分离的若干类电源管理器件,如直流/直流转换器(DC/DC)、低压差线性稳压器(LDO)集成到一个封装里,缩小了组建数量和板级空间之余,同时实现更高的电源转换效率,其功耗更低。

 

一、PMU一般组成内容

1)DC/DC开关电源

2)LDO低压差线性稳压电源

3)控制部分的电阻、电容

 

PMU


PMU多被用于消费电子特定主芯片配套的电源管理集成单元,能提供给主控和其他外设不同电压的电源、以及同电压电源供给不同工作单元,如相机、射频等。为了节省能耗,还配备有开关机控制电路,另外还有充电控制等,对过压、欠压、过温等有额外的保护电路,使所有单元能正常工作。

此处为例的PMU封装采用TQFN-48(6x6),有占用空间小,适用于越来越小的电子产品需求,功耗更低、更高效的转换效率让电子产品使用得更加持久。

 

PMU封装

 

二、PMU模块的布局顺序

一般针对PMU模块,会先对其DC/DC开关电源模块进行优先布局,相对小电源LDO则是次之,最后才是控制电路部分。

 

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使用原理图与PCB文件的交互选项,能大大提高以下模块布局的效率

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PCB文件

 

1、DC/DC模块布局

  • 先找出输入、输出的电源主干道

 

DC模块布局

分析原理图,明确电源的输入输出的主回路,把输入输出的元器件进行分离

 

  • 输入部分的滤波电容需要靠近IC管脚

注意大小电容的放置原则,从电源输入路径上看,先经过(容值)大电容,再经过小电容;至于为何要放置在IC管脚附近,是因为尽量使干扰在经过电容以后,以最小的绝对路径进入电源芯片,使得电源在传输过程中,不容易受到外界干扰

 

  • 对电源部分进行“一字型”或“L型”布局

DataSheet

 

对于使用到的目标电源芯片需要查找相关的DataSheet,如下图,查看是否有关于布局及布线的推荐说明,没有时,可对电源部分进行“一字型”或“L型”布局,可使电流的路径最短,电源损耗也最少

 

根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场。磁场在相同方向时,其产生的影响会相互叠加,相互垂直时所产生的影响能相互抵消,因此,对于输出多路的开关电源尽量使相邻的电感垂直放置。

 

电源输入


上图从外界的电源输入,到输出,布局呈“一字型”

 

  • 根据空间合理性以及工艺,合理地选择摆放器件的层,尽量考虑到后期走线

 

模块电路布局


其中需要注意的是:优先完成单个通道的模块电路布局,其他相同的模块电路的其他通道,可以参考前一个通道的布局方式。

 

2、LDO模块布局

LDO模块布局

根据电源流向,大致规划走线路径,并靠近电源芯片进行放置。找出输入、输出的电源主干道

 

  • 滤波电容也同样按照(容值)先大后小、就近(电源芯片管脚)原则放置

 

电源芯片管脚


3、控制部分布局

由于控制部分传输的是有效电平信号,传输距离对其产生的影响远不及电源部分的大,因而其电路中的少量元件可以进行插空布局。对于空间的考虑,可以适当采用顶底贴件的方式,合理利用布局空间,缩小板子的布局布线体积。

 

转载须注明来源:深亚电子

THE END
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