在开关电源的设计流程中，PCB 布局设计与电路设计具有同等重要的地位。合理的 PCB 布局是预防电源电路相关问题的关键所在。一旦布局不合理，输出信号与开关信号就会相互叠加，进而引发一系列问题，如噪声显著增大、调节性能严重下降以及稳定性大幅降低等。而通过运用恰当的布局策略，这些潜在的问题都能够得到有效的规避。
布局的合理性对开关电源的性能有着直接且深远的影响。它就像是开关电源的 “隐形骨架”，支撑着电源的正常运行。在设计过程中，必须高度重视布局的合理性，以确保电源能够稳定、高效地工作。

DC - DC 环流问题

在开关电源设计中，DC - DC 环流是一个不容忽视的问题。环流指的是直流电流在电路中不经过负载，而是直接在电源正负极之间形成闭合回路。这种现象会导致能量的无端损失、设备发热加剧以及效率明显降低等不良后果。因此，在 PCB 布局设计时，需要采取切实有效的措施来减小或避免 DC - DC 环流的产生。
在开关元件导通与关断的不同状态下，电流路径具有不同的特点。当开关元件 Q1 导通时，电流主要通过红色线条流向负载，同时高频去耦电容器 Cbypass 会提供急剧变化的电流需求，而输入电源则负责供应缓慢变化的电流。当开关元件 Q1 关断时，续流二极管 D1 开始导通，电感器 L 中积聚的能量被释放到输出侧，此时输出电容器的电流虽然存在一定波动，但整体保持相对平滑的状态。在 PCB 布局时，尤其需要关注电流差分路径，因为这种电流的急剧变化会产生包含大量高次谐波的电流波形，对电源性能产生不利影响。

PCB 布局关键要点

在进行 PCB 布局时，有几个关键要点需要特别关注。优化布局时，要充分考虑电容器、二极管及 IC 芯片之间的合理排列。合理的安排可以显著提升散热效果，并有效减少噪声干扰。建议将输入电容器、续流二极管和 IC 芯片集中放置在 PCB 的同一侧，并且确保它们尽可能地靠近 IC 芯片。此外，在 PCB 上引入散热过孔阵列的设计，能够极大地改善散热能力，确保电源在长时间工作时保持稳定的温度。

输入电容器的布局设计

在布局过程中，首要任务是妥善安排输入电容器和续流二极管的位置。在电流较小的设计中，输入电容和去耦电容可以共用一个陶瓷电容器。这是因为陶瓷电容器的电容值越小，其频率特性就越出色。虽然这样的设计可以简化布局，但必须密切关注其频率特性，以确保电源的稳定性。
当输入电容器的频率特性不佳时，需要并联一个高频去耦电容器来优化电源性能。这个 Cbypass 电容器一般选用表面贴装型的叠层陶瓷电容器（MLCC），常见类型为 X5R 或 X7R，容值范围在 0.1μF 至 0.47μF 之间。
在实际应用中，输入电容器和续流二极管的布局与电源的稳定性和性能密切相关。合理安排这些部件的位置可以避免过孔噪声，显著提升电源的稳定性。当 Cbypass 电容器与 IC 的 VIN 引脚距离较远时，由于布线寄生感抗的影响，会产生电压噪声。因此，应尽可能缩短 Cbypass 与 VIN 引脚之间的布线距离。为防止 CIN 的高频干扰影响输出，建议将 CIN 的接地与输出电容器 Cout 的接地保持一定的距离，通常在 1cm 至 2cm 之间进行布局。

续流二极管的布局

为了减少由于布线寄生电感引起的噪音毛刺，续流二极管的布局需要格外注意。续流二极管 D1 应放置在与 IC 相同的层面上，并且尽可能靠近 IC 的引脚。在连接续流二极管时，应采用短且较宽的布线，直接将二极管连接到 IC 的开关引脚和 GND 引脚。将续流二极管贴近 IC 引脚可以避免长引线带来的寄生电感噪声，必要时还可以添加缓冲电路来进一步减小影响。
如果 IC 引脚至二极管的距离过远，噪声毛刺可能会叠加至输出端，从而影响电源的输出质量。因此，良好的布局能够地减少这些问题的发生。

热焊盘设计

尽管 PCB 上的铜箔在一定程度上有助于散热，但基板上的散热过孔对于提升散热效率起着至关重要的作用。在实际应用中，应避免设计过大面积的铜箔，以降低热阻，从而更有效地传输热量。通过在基板上设置散热过孔，可以将热量迅速传导至基板的另一侧，从而大幅降低热阻，确保开关电源在高温环境下也能稳定工作。