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本轮解析的是CVTE 硬件岗的提前批笔试题，硬件求职的同学们可以收藏学习了。今年各大企业的硬件工程师岗位与半导体公司的AE/FAE岗位笔试呈现出的特点还是以基础为主（某些高标准大厂除外），但是复杂程度较高，涵盖了模电、数电、电力电子、自控、MCU等领域的知识，且这里说的基础多指的是工程应用基础，而非完全的课本理论基础知识。某些具有针对性的岗位，比如电源AE或是信号链AE会针对电源和信号链的部分重点考察。
本期解析3道选择题，涉及的知识点：LDO温升、DCDC与LDO的对比、DCDC layout注意事项，主要偏重电源基础，忘记的再重温学习。
1. 以下是影响LDO温升相关的因素有（多选）
A. LDO输入输出电压压差
B. LDO输出电流
C. LDO输出电压纹波
D. LDO在PCB上的布板情况
解析：本题考查的是LDO温升知识点、
LDO是低压差线性稳压器的简称。LDO的工作原理在之前的硬件解析中曾经分析过多次，这里再简单复习一下：调整管与负载串联，通过改变调整管的导通阻抗大小从而控制负载上的输出电压（LDO芯片一般将调整管集成到芯片内部）。这里提到的温升，一般是指调整管或者LDO芯片内部结温上升的温度幅度，而温升和LDO耗散功率正相关，耗散功率越大温升越高。
由于LDO是与负载串联，不考虑静态电流的情况下，流过LDO的电流就是负载电流，LDO上的电压就是输入电压Vin与负载电压Vo的差值（原因同样是因为串联），所以LDO的耗散功率在理论分析上与上述两个因素有关，计算公式为Ploss = (Vin-Vo)*Io。因此，A、B正确。
在实际设计中，温升还与散热情况有关。集成的LDO芯片常常能见到一块面积很大的焊盘就是用来连接铜皮散热的。如果布板时没有仔细考虑到散热的相关措施，耗散功率产生的热量散不出去同样会导致LDO温升较大。如果PCB上的发热元件与LDO距离较近，同样会影响LDO的温升情况因此，D正确。
(左图DDPAK封装中的TAB端与右图WSON8封装中部大面积的GND PAD就是散热焊盘)
2. DCDC电路对比LDO电路的优势有() (多选)
A. 价格便宜
B. 效率高
C. 大电流输出
D. 输出纹波低
解析：DCDC与LDO的对比。
DCDC和LDO的对比在笔试面试中作为电源基础中的基础知识被考察的频率非常高，二者所有的差异都源自于工作原理的本质性不同。LDO的工作原理在上一题中已经说过了，DCDC是利用开关管的开关状态高频切换从而为负载提供稳定的输出电压。
由于DCDC是工作在高频开关状态，输出电容频繁地进行充放电，因此产生的输出纹波相比LDO是会大很多的，D选项排除。
如果从分立元件搭电路的角度来说，一个基本的DCDC功率级电路需要开关管、续流二极管、电感、输入输出电容等多种元件，LDO只需要调整管、输入输出电容就可搭建起功率级电路，DCDC相对来说成本更高。而从现有的集成芯片角度来说，DCDC和LDO的具体价格对比要因案例而看，不是绝对的说谁比谁更便宜，A选项排除。
DCDC内部的开关管因为不是一直处在导通的状态，导通损耗相比较LDO会小很多，即使加上开关损耗效率也能做到80%以上（CCM情况下），同时也因为其开关特性使得DCDC可以处理更大的输出电流而不会使温升过高。LDO的效率则为Vo与Vin的比值，输入输出压差过大的情况下会直接拉低效率，同时由于上一题中所提到的耗散功率原因，LDO处理大电流时会造成温升过大，甚至烧毁芯片。目前大部分LDO芯片的最大输出电流不超过3A，而同体积的DCDC芯片的最大输出电流可以做到3A以上，因此B、C选项正确。
某款最大输出电流为5A的buck转换器，可以看出其效率在Io大于0.1A时基本维持在80%以上，即便Vin远高于Vo。
3. 对于DCDC的layout设计，以下哪种PCB设计规则不合理：（单选）
A. DCDC的功率输入输出引脚需要铺满铜皮来降低器件温升
B. DCDC的反馈线尽量不要绕着电感走
C. DCDC的布局尽量远离模拟信号线
D. DCDC输出供电电源要从DCDC的反馈线取，不能从输出电容取
解析：DCDC电源layout设计规则。
DCDC的layout设计也是电源设计中需要重视的一个点，因为它不仅需要处理功率信号，同时内部存在高频交变信号，对外部电路来说是个强干扰源。
A选项铺铜皮可以通过增加导线宽度降低阻抗，进而降低引脚处产生的耗散功率。由于DCDC的功率输入和输出引脚都需要通过大电流，因此铺铜皮可以显著降低电流流过时产生的耗散功率，进而降低器件温升，A选项合理。
DCDC中的电感在每一个开关周期中都要充电和放电，内部会产生高频交变的磁场，这对模拟信号来说是个强干扰源。反馈线将输出电压的大小反馈到DCDC的控制回路，属于非功率型的模拟信号，设计人员希望反馈进入控制回路的电压信号越精确越好，那么反馈线就不能受到强干扰，因此不能绕电感周围走线，B选项合理。
电感产生的磁场示意图
由于DCDC的高频开关工作特性，使得DCDC会产生高频交变电流回路以及在SW节点(开关节点)产生高频交变电场信号，这些对于易受干扰的模拟信号来说都是非常强的干扰源。为了保证板上模拟信号的稳定性，需要使DCDC的布局尽可能远离模拟信号线，C选项合理。
高频交变电流回路（以buck为例）
之前说了DCDC的反馈线属于非功率型的模拟信号，只是起到将输出电压反馈到控制回路的功能，其本身不承载大电流，反馈线的线宽也一般较细。而输出电容作为输出回路的主要储能元件与滤波元件一般并联在功率回路上。同时，当负载出现电流瞬态突变的时候，在控制回路未响应时需要从输出电容上获取能量进行补充，所以对于需要大电流的负载来说需要输出供电从输出电容上取而不是反馈线上取，D选项不合理。
END
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