在進行DC/DC轉換器的PCB板布局時,要想了解應該考慮的事項和為什么這樣做,需要先了解降壓型轉換器工作時的電流路徑。
開關穩壓器雖然是模擬電路,但線形工作為中心的電路不同,進行電流和電壓開關(即ON/OFF)。PCB板布局是考慮在哪個節點、哪條線被施加什么性質的電壓,流過什么樣的電流,來設計最佳路徑的工作。
本次介紹其出發點–“降壓型轉換器工作時的電流路徑”。此外,本章還將就以下項目進行說明。
降壓型轉換器工作時的電流路徑
開關節點的振鈴
散熱孔的配置
電感的配置
輸出電容器的配置
反饋路徑的布線
接地
銅箔的電阻和電感
噪聲對策:拐角布線、傳導噪聲、輻射噪聲
噪聲對策:緩沖電路、自舉電阻、柵極電阻
降壓型轉換器工作時的電流路徑
右側電路圖是稱為“二極管整流”或“異步整流”的降壓型DC/DC轉換器IC及其外置電路。連接于BOOT引腳的電容器是用來驅動內置Nch-MOSOFET的自舉用器件。另外,連接于COMP引腳的電阻和電容器是相位補償用器件。有些IC不存在這些引腳。其他引腳和元器件不言而喻是基本的引腳和必要的外置元器件。
Figure 1-a 的紅色線表示開關Q1導通時流過的主要電流和路徑以及方向。CBYPASS為高頻用的去耦電容器,CIN為大容量電容器。
開關Q1導通的瞬間,流過急劇的電流,其大半來自CBYPASS,其次來自CIN。緩和變化的電流由輸入電源供給。
Figure 1-b 的紅色線表示開關Q1關斷時的電流路徑。二極管D1導通,電感L蓄積的能量被釋放至輸出端。
降壓型轉換器的輸出端電感串聯插入,因此輸出電容器的電流雖然上下變動,但比較平滑。
Figure 1-c 的紅色線表示Figure 1-a和1-b的差分。開關Q1從關斷向導通、從導通向關斷切換時,紅色線部分的電流都會急劇變化。該系統變化急劇,因此出現含有較多高次諧波的電流波形。
該差分系統在PCB布局時是重要之處,需要給予最大限度的重視。
Figure 1-a. 開關元件Q1ON時的電流路徑
Figure 1-b. 開關元件Q1OFF時的電流路徑
Figure 1-c. 電流差分、布局上的重要位置
概略地說,同步整流式和開關晶體管外置式的電流流動路徑相同。后續的內容將以本電流流動路徑為前提進行介紹,所以請充分理解本電流路徑。
審核編輯:湯梓紅
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