一引言

在設計開關電源的過程中，帶有模擬接地層(AGND)和功率接地層(PGND)的開關穩(wěn)壓器地如何處理，是工程師經(jīng)常遇到的問題。很多工程師能很好的處理數(shù)字接地層和模擬接地層；然而，涉及到功率地（PGND）時，他們的經(jīng)驗往往會失效。設計師通常會直接復制所選開關穩(wěn)壓器的電路板布局，不再思考這個問題。

二概念

在設計過程中，我們建議將所有電源和信號路徑的正向和返回電流分三步繪制。步驟 1：在電氣原理圖本身上繪制這些完整的路徑（回路）。第二步：在PCB板布局上畫出這些完整的路徑（回路）。步驟 3：最小和優(yōu)化 PCB 布局中的環(huán)路面積（和不連續(xù)性）。

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

2、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。

圖1 地是設備內(nèi)各電路的電壓參考點

關于這兩種接地連接的處理，有兩種不同的處理方式，因此大家的意見也產(chǎn)生了分歧。

三處理方式

1.處理方式（1）

開關穩(wěn)壓器IC上的AGND和PGND連接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構連接到該公共點。

圖2. 焊接觸點處PGND和AGND的局部連接

圖2所示為實現(xiàn)示例。此處顯示了LTM4600的電路板布局。這是一款10 A降壓型微型模塊。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 導致芯片上電路之間存在少量相互干擾。

2、處理方式（2）

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。這可能會導致開關穩(wěn)壓器IC無法正常工作，甚至損壞。

圖3. 分開的AGND和PGND在接地標簽下方利用過孔連接

圖3 所示為該觀點的實現(xiàn)方案。該示例采用一款6 A降壓型開關穩(wěn)壓器ADP2386

說到底，接地問題其實就是權衡利弊：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。權衡利弊后，最終決策正確與否主要取決于IC設計，包括開關轉換速度、功率電平、焊線和IC封裝上的寄生電感、每個IC設計的閂鎖風險（涉及不同的半導體工藝）。

四結論

關于如何處理AGND和PGND接地的問題，并沒有簡單的答案。所以相關討論仍在繼續(xù)。前面我提到，許多開關穩(wěn)壓器用戶都采用IC制造商提供的示例電路中的電路板布局和接地連接類型。這 樣做很有用，因為您通?？梢约僭O制造商也利用該配置對各IC進 行了測試。而且，在圖1和圖2提供的示例中可以看到，各自的IC 引腳排列適用于PGND和AGND旁的局部接地連接，或者適用于單獨接地。

當然，IC制造商在設計示例電路時可能會出錯。所以，最好進一步了解相關基本原理的更多信息。

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原文標題：功率地和模擬地處理方法探討

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審核編輯：湯梓紅