剖析 DC - DC 电路 SW 节点铺铜面积大小的利弊

SW 节点的电流在开关导通时通过开关流出，开关关断时则通过二极管流出，这使得二极管需交替处于反偏和正偏状态，进而导致 SW 节点电压呈现明显的跳变特性。若用示波器探头测量，SW 波形为典型的斩波式，类似电感电压波形，但因拓扑结构不同，会有一定的直流偏移量以及振荡。这种电压和电流的快速切换，决定了 SW 节点在 PCB 设计时需格外慎重。

SW 节点的高频开关动作会产生寄生电感和电容效应，在高功率或高频应用中，如 Buck、Boost 或 Buck - Boost 电路，这些寄生参数可能引发振荡或噪声问题。因此，SW 节点的 PCB 布局设计，尤其是铺铜策略的选择，显得尤为重要。

很多人在铺铜时习惯大面积铺铜，因为大面积铺铜通常可以降低局部电阻和热阻，提升 PCB 的电流承载能力。它有助于改善散热，因为开关和二极管在高频开关时会产生显著的热量，大面积铜箔能将热量均匀分布，延长元件寿命。同时，大面积铺铜还能增强电流能力，减少导通损耗，降低电压降，并且增强 PCB 的结构稳定性，减少因热胀冷缩导致的开裂风险。

然而，SW 节点的特殊性决定了铺铜面积过大可能弊大于利。首先，SW 节点的高频电压跳变会形成有效的电场天线，大面积铺铜相当于扩大了天线面积，增强了向周围环境的放射状射频干扰，过多的铜箔可能导致邻近电路拾取噪声，影响信号完整性。其次，铺铜面积增大会增加与相邻层或地面的寄生电容，尤其在多层板设计中，这可能导致开关瞬间的充电放电电流增大，引发振荡或效率下降。并且如果输出导线靠近 SW 节点的大面积铜箔，容易拾取辐射噪声并传递给负载，特别是在敏感应用中，会导致性能恶化。

相比之下，小面积铺铜减少了电场天线的有效范围，可以显著降低射频干扰。建议 SW 节点仅铺设必要的铜箔，与开关和二极管直接连接即可。特别是开关频率超过 1MHz 的电路，小面积 SW 设计可以降低寄生电感和电容，改善开关瞬态响应，与其他高阻抗节点隔离，减少噪声耦合风险。

总结来说，建议仅在 SW 节点与开关、二极管直接连接处铺设铜箔，宽度根据电流密度计算（线宽和电流计算关系可以参考之前的文章），避免大面积铺铜。其次，在 SW 节点附近放置低 ESR 电容如陶瓷电容串联一个电阻，吸收开关瞬态噪声，减轻铺铜负担。铺铜面积并非越大越好，也不是越小越好，铺铜过大会增加射频干扰和寄生参数，影响电磁兼容性；铺铜过小则可能导致电流承载能力下降。所以一定要局部适度铺铜，结合去耦电容和接地优化，确保电流通流能力和 EMC 性能的平衡。