从0到1设计BUCK(15) | 原理图设计与PCB布局布线

经过前面“从0到1设计BUCK(1)”到“从0到1设计BUCK(14)”文章，可以学习到从“设计需求”→“芯片选型”→“元器件选型”→“功能配置”→“环路补偿”等内容，基本涵盖了BUCK电路参数设计的方法。

此文，讲解BUCK电路设计后续的原理图设计和PCB布局布线方法。

01 / 原理图设计 /

电子设计自动化(EDA)工具，是电力电子产品设计的必备工具之一。电子产品常用的三个线路和布局布线软件是 Altium Designer 、 Cadence OrCAD/Allegro 和 Mentor PADS ，初学者选择其一即可（其他问题，自行搜索）。

1.1 Altium Designer

特性：集成原理图设计、PCB布局、信号完整性分析及3D建模；支持实时协作与版本管理；中文界面友好，库资源丰富。

适用场景：消费电子、通信设备等中大型项目，尤其适合企业级全流程设计。

学习曲线：中等，适合有基础的设计师。

1.2 Cadence OrCAD/Allegro

特性：OrCAD专注原理图与仿真（PSpice引擎），Allegro擅长高密度PCB设计；支持高速信号分析与EMI验证。

适用场景：高频数字电路、航空航天等复杂系统。

学习曲线：陡峭，需专业培训。

1.3 Mentor PADS

特性：模块化设计（Logic原理图 + Layout布线）；自动化DRC检查；性价比高。

适用场景：中小型企业PCB设计，消费类电子产品。

1.4 开源/免费工具（适合初学者与轻量需求）

KiCad

特性：全开源，支持原理图→PCB→Gerber输出；内置3D视图与信号完整性分析。

适用场景：开源硬件、个人项目及中小型设计。

EasyEDA（立创EDA）

特性：云端操作，无需安装；集成华强北元件库；支持直接下单PCB生产。

适用场景：快速原型设计，适合初学者与合作团队。

1.5 TPS54561DPRT电源线路

参考TPS54561DPRT规格书，下图就是使用Altium Designer设计完成的BUCK降压型开关电源电路的原理图。

布局是良好电源设计的关键环节。存在多条传导快速变化的电流或电压的信号路径，这些路径会与杂散电感或寄生电容相互作用，从而产生噪声或降低性能。

为了减小寄生效应，VIN 引脚应使用具有 X5R 或 X7R 电介质的低等效串联电阻（ESR）陶瓷旁路电容旁路到地。应注意尽量减小由旁路电容连接、VIN 引脚和续流二极管阳极形成的回路面积。

参考下图，GND 引脚应直接连接到集成电路（IC）下方的热焊盘。

热焊盘应使用多个过孔直接连接到内部 PCB 接地层，且过孔位于 IC 正下方。SW 引脚应布线到续流二极管的阴极和输出电感。

由于 SW 连接是开关节点，续流二极管和输出电感应靠近 SW 引脚放置，并且 PCB 导线的面积应最小化，以防止过度的容性耦合。在满额定负载下工作时，顶层接地区域必须提供足够的散热面积。

RT/CLK 引脚对噪声敏感，因此 RT 电阻应尽可能靠近 IC 放置，并且布线长度应最短，以降低噪声。

下图所示，这里分享“ SCH & PCB Checklist 电源先生 2023.07.08.xlsx ”文件，“电源先生”公众号后台回复「原理图检查清单」获取下载链接。