锂电池充电DC-DC电路设计,原理图与PCB布局

在多串锂电池DC-DC充电方案开发时,原理图与PCB布局直接影响电源稳定性、EMI表现和充电可靠性,布局不当容易出现噪声干扰、发热异常、充电不稳等问题。做电路设计时,我们习惯把电路划分为两大区域分别处理。

原理图PCB设计指南

在DC-DC电路设计中我们要注意区分两个部分电路

第一是功率电路部分:

如上图的上面部分电路,就是从Type-C输入开始,经过106滤波电容、PMOS(NC)、功率电感、NMOS、肖特基二极管、最后到106滤波电容。我们先把功率部分考虑好,输入端功率部分画线要宽一点接到电感,电感这个部分尽量画大一点,这里不是开关脚,不需要太注意,注意两个电容一般是靠近电感放,然后再经过电感接到肖特基二极管。

这部分电路是有大电流经过,所以要求设计时,PCB铜箔要加宽,增加散热过孔,而且开关节点的部分元件不能离的太远,要尽量短,面积尽量少,可以减少干扰,这个地方很重要,因为这一部分就是开关电路,开关的位置容易产生干扰,如下图。

第二是信号电路部分:

如上图的芯片电路,主控芯片的周围电路,这些是信号电路,要求电容要靠近芯片摆放,PWM驱动信号DRV走线不能绕太远,远离其它信号电路,防止干扰。

快充协议电路CC1、CC2、DP、DM走线与Type-C连通即可,Type-C选用16pin的规格,可以支持多种快充协议。另外,对于有特殊认证要求的,可以在通讯脚上靠近USB增加ESD器件。ESD器件尽量靠近USB摆放,其便于起到保护的作用。

FB电阻是用来检测电池电压的作用,需要使用1%的精度 ,提高电池充电电压的准确性。

CSN电路是检测充电电流的作用,需要接在电池的负极上,另一端连接芯片的GND。因为这部分会有大电流经过,因而需选用大功率的封装,例如1206 1w 1%的0.1R采样电阻。

结语:

PCB布局核心思路就是功率回路、信号回路分区隔离,缩短开关节点走线,合理处理电压、电流采样线路,就能有效降低EMI,提升充电稳定性。

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