你平時是如何使用帶有模擬接地層(AGND)和功率接地層(PGND)的開關(guān)穩(wěn)壓器的？如果習(xí)慣于處理數(shù)字接地層和模擬接地層，在涉及功率GND時，你有木有手足無措的感覺呢？

PGND是較高脈沖電流流經(jīng)的接地連接。根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器拓撲結(jié)構(gòu)，這表示通過功率晶體管的電流或功率驅(qū)動器級的脈沖電流。對于帶有外部開關(guān)管的開關(guān)控制器，該接地層尤為重要。

AGND有時被稱為SGND(信號接地層)，是其他信號用作參照的接地連接，通常十分平靜。該接地層包括調(diào)節(jié)輸出電壓所需的內(nèi)部基準電壓。軟啟動和使能電壓也以AGND連接為參照。

關(guān)于這兩種接地連接的處理，有兩種不同的技術(shù)觀點，因此專家的意見也產(chǎn)生了分歧。

根據(jù)其中一種觀點，開關(guān)穩(wěn)壓器IC上的AGND和PGND連接應(yīng)該在各自引腳旁相互連接。這樣一來，兩個引腳之間的電壓偏移保持在相對較低的水平。因此可以保護開關(guān)穩(wěn)壓器IC免受干擾，進而免遭破壞。電路的所有接地連接和可能的接地層將以星型拓撲的結(jié)構(gòu)連接到該公共點。

圖1所示為該觀點的實現(xiàn)示例。此處顯示了LTM4600的電路板布局。電路板上的獨立接地連接彼此靠在一起(請參見圖1中的藍色橢圓形)。由于芯片和外殼之間的各自焊線的寄生電感，以及各自引腳的電感，因此已經(jīng)存在一定程度的PGND和AGND去耦，這導(dǎo)致芯片上電路之間存在少量相互干擾。

圖1. 焊接觸點處PGND和AGND的局部連接。

另一種觀點是將電路板上的AGND與PGND分開，形成兩個單獨的接地層，在某一點相互連接。通過這種連接，干擾信號(電壓偏移)主要出現(xiàn)在PGND區(qū)域，而AGND區(qū)域的電壓仍非常平靜，并很好地從PGND去耦。然而，根據(jù)脈沖電流瞬變和電流強度情況，各自引腳上的PGND與AGND之間可能存在明顯的電壓偏移。這可能會導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器IC無法正常工作，甚至損壞。圖2所示為該觀點的實現(xiàn)方案。該示例采用一款6 A降壓型開關(guān)穩(wěn)壓器ADP2386。

結(jié)論

說到底，接地問題其實就是權(quán)衡利弊：分開兩個接地層具有隔離噪音和干擾的優(yōu)勢；但兩個接地層之間可能會產(chǎn)生電壓偏移，從而存在損壞芯片并影響功能的風險。權(quán)衡利弊后，最終決策正確與否主要取決于IC設(shè)計，包括開關(guān)轉(zhuǎn)換速度、功率電平、焊線和IC封裝上的寄生電感、每個IC設(shè)計的閂鎖風險(涉及不同的半導(dǎo)體工藝)。

審核編輯：何安