如何處理AGND和PGND接地的問題

問題

如何使用帶有模擬接地層 (AGND) 和功率接地層 (PGND) 的開關穩壓器？

這是許多開發人員在設計開關電源時會問的一個問題。一些開發人員已習慣于處理數字接地層和模擬接地層；然而，涉及到功率GND時，他們的經驗往往會失效。設計師通常會直接復制所選開關穩壓器的電路板布局，不再思考這個問題。

PGND

PGND 是較高脈沖電流流經的接地連接。根據開關穩壓器拓撲結構，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。

AGND

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。該接地層包括調節輸出電壓所需的內部基準電壓。軟啟動和使能電壓也以 AGND 連接為參照。

關于這兩種接地連接的處理，有兩種不同的技術觀點，因此專家的意見也產生了分歧。

根據其中一種觀點，開關穩壓器 IC 上的 AGND 和 PGND 連接應該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1所示為該觀點的實現示例。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。

圖1.焊接觸點處PGND和AGND的局部連接。

另一種觀點是將電路板上的 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）主要出現在PGND 區域，而 AGND 區域的電壓仍非常平靜，并很好地從 PGND 去耦。然而，根據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壓器 IC 無法正常工作，甚至損壞。圖 2 所示為該觀點的實現方案。該示例采用一款 6 A 降壓型開關穩壓器 ADP2386。

圖2.分開的AGND和PGND在接地標簽下方利用過孔連接。

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勢；但兩個接地層之間可能會產生電壓偏移，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）。

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。前面我們提到，許多開關穩壓器用戶都采用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，因為您通常可以假設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哦~