深亞學堂 | PMU電源管理單元布局

PMU（全稱Power Management Unit），即電源管理單元，是一種高度集成、針對便攜式應用的電源管理方案，它將傳統分離的若干類電源管理器件，如直流/直流轉換器（DC/DC）、低壓差線性穩壓器（LDO）集成到一個封裝里，縮小了組建數量和板級空間之余，同時實現更高的電源轉換效率，其功耗更低。

一、PMU一般組成內容

1）DC/DC開關電源

2）LDO低壓差線性穩壓電源

3）控制部分的電阻、電容

PMU多被用于消費電子特定主芯片配套的電源管理集成單元，能提供給主控和其他外設不同電壓的電源、以及同電壓電源供給不同工作單元，如相機、射頻等。為了節省能耗，還配備有開關機控制電路，另外還有充電控制等，對過壓、欠壓、過溫等有額外的保護電路，使所有單元能正常工作。

此處為例的PMU封裝采用TQFN-48（6x6），有占用空間小，適用于越來越小的電子產品需求，功耗更低、更高效的轉換效率讓電子產品使用得更加持久。

二、PMU模塊的布局順序

一般針對PMU模塊，會先對其DC/DC開關電源模塊進行優先布局，相對小電源LDO則是次之，最后才是控制電路部分。

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使用原理圖與PCB文件的交互選項，能大大提高以下模塊布局的效率

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1、DC/DC模塊布局

• 先找出輸入、輸出的電源主干道

分析原理圖，明確電源的輸入輸出的主回路，把輸入輸出的元器件進行分離

• 輸入部分的濾波電容需要靠近IC管腳

注意大小電容的放置原則，從電源輸入路徑上看，先經過（容值）大電容，再經過小電容；至于為何要放置在IC管腳附近，是因為盡量使干擾在經過電容以后，以最小的絕對路徑進入電源芯片，使得電源在傳輸過程中，不容易受到外界干擾

• 對電源部分進行“一字型”或“L型”布局

對于使用到的目標電源芯片需要查找相關的DataSheet，如下圖，查看是否有關于布局及布線的推薦說明，沒有時，可對電源部分進行“一字型”或“L型”布局，可使電流的路徑最短，電源損耗也最少

根據麥克斯韋的電磁場理論，變化的磁場可以激發渦旋電場，變化的電場可以激發渦旋磁場；電場和磁場它們相互聯系、相互激發組成一個統一的電磁場。磁場在相同方向時，其產生的影響會相互疊加，相互垂直時所產生的影響能相互抵消，因此，對于輸出多路的開關電源盡量使相鄰的電感垂直放置。

上圖從外界的電源輸入，到輸出，布局呈“一字型”

• 根據空間合理性以及工藝，合理地選擇擺放器件的層，盡量考慮到后期走線

其中需要注意的是：優先完成單個通道的模塊電路布局，其他相同的模塊電路的其他通道，可以參考前一個通道的布局方式。

2、LDO模塊布局

根據電源流向，大致規劃走線路徑，并靠近電源芯片進行放置。找出輸入、輸出的電源主干道

• 濾波電容也同樣按照（容值）先大后小、就近（電源芯片管腳）原則放置

3、控制部分布局

由于控制部分傳輸的是有效電平信號，傳輸距離對其產生的影響遠不及電源部分的大，因而其電路中的少量元件可以進行插空布局。對于空間的考慮，可以適當采用頂底貼件的方式，合理利用布局空間，縮小板子的布局布線體積。