功放保护/无声--PCB layout是罪魁祸首--案例分析

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在中大功率应用中，常会遇到功放保护现象，有过热保护，过流保护。这些保护功能是在极端应用下，对芯片是自我保护。不能舍本逐末，甚至要求关闭保护功能。触发这些保护功能，最常遇到的就是PCB引起的问题。过流保护错误应用一：PVDD旁路电容距离芯片管脚太远理论都知道旁路电容距离PVDD管脚越近越好，实际上基于客观原因，工程师觉得稍微远一点没关系。还有关于PVDD,GND跟电容的回流路径也没有想法.实际上这个对于PVDD上的bouncing，芯片内部的过流检测都有着很大影响。下面是一些错误应用案例，案例之后有理论分析。案例1. PVDD电容摆放位置较远。特别对于ACM8629/3129这种散热片顶部的芯片，客户担心散热片跟电容短路，而将电容拉得较远。这种做法是错误的，应该选择散热片有镂空的散热片，留出电容高度的空间。而不能为了将就散热片而牺牲了芯片性能。

以上这种案例常常会引发过流保护。过流保护机制：芯片内部过流保护原理是输出管并联电流按比例镜像电流，与ref电流比较，判断是否触发过流保护。上管电流的检测会受到PVDD bouncing影响，下管电流检测受到GND bouncing影响。bouncing的来源可能是复杂的，例如芯片内部die到封装还有打线，这个打线带来的寄生电感，另外PCB距离影响，回路带来的寄生电感等都会带来较大的干扰，所以影响了检测理想性。内部die受到的的实际干扰，要远比管脚外部看到的干扰大。

信号完整性的复杂度

信号干扰是复杂的，考虑芯片内部连接、芯片封装，PCB布局，走线，过孔等工艺过程，信号完整性考虑的问题主要有振铃（ringing）、串扰（crosstalk）、接地反弹、扭曲(skew)、信号损失和电源供应中的噪音。

优化对策：旁路电容/布局旁路电容紧靠PVDD管脚摆放，并且走线让PVDD和电容和GND形成最短回流路径。这个是行之有效，且低成本的方案。再次强调，对于散热片朝上的，一定要注意散热片的选择。



过热保护过热保护，也是常见的现象。关于布局：这个案例是用两颗ACM8625，8625P的Rdson是75毫欧，在业界已经属于非常低的了，也就是效率已经是比较高的水平。但是这个案例中，两颗8625P老化播放会保护的问题。这个首先可以理解工程师的无奈，板子空间较小。但是功率器件是不能妥协的。两颗8625靠在一起，并且整体散热面积极小，热量没地方去，只能累积上升造成过温保护。另外，这个案例芯片和电感在不同层也是不可取的。这种面积小的情况，建议选择散热pad up的，例如2.1可以选择ACM8636; 2.0可以选择ACM8629、8689等；这种用散热片快速直接导出方式是有效的，但是需要注意的点是导热硅脂或者导热垫片，这个导热系数要注意下。另外就是布局上挤压其他面积，功率器件不要妥协。
重视top层散热：PCB TOP层散热速度远比通过过孔到底层快，因此建议芯片上下尽量留出散热方向和空间来。看到太多案例，红框内摆满了电阻电容，甚至一个大螺丝孔，完全断开了这两个方向的散热。
关于打孔：下面这个图是过孔（0.33mm）个数跟热阻的关系，过少的过孔会非常影响散热。原则上，增加孔径，增加镀层厚度，增加过孔数目都是强化Z向的导热。
对于TSSOP28封装推荐3X5过孔。
布局错误案例二：该案例中，只考虑了PVDD走线，而把芯片围堵之态势，热量无法传递出去，造成芯片过热。
规范的PCB是芯片的舞台，只有这个PCB环境是良好的，芯片才能大放异彩。以上抛砖引玉，更多细节讨论，可以私信或扫我微信讨论。.