DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)技巧分享

基本DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器電路

先回顧一下DC-DC降壓轉(zhuǎn)換器的電路：

降壓轉(zhuǎn)換器中的元件權(quán)衡

了解您所面臨的設(shè)計(jì)權(quán)衡非常重要。為了幫助你，在降壓設(shè)計(jì)中開發(fā)了一個“影響什么”的矩陣：

George Biner的“影響什么”

主要的權(quán)衡是電感的選擇（與k因子成反比，即峰峰值與平均電感電流之比）、輸出電容和開關(guān)頻率，以實(shí)現(xiàn)足夠的紋波和瞬態(tài)響應(yīng)。設(shè)計(jì)人員一定要利用穩(wěn)壓器IC制造商的設(shè)計(jì)工具來確定元件值和電路仿真。

了解電容器

確保電容器在工作頻率下具有電容，并知道其自諧振頻率的位置；陶瓷在寬頻率范圍內(nèi)很好，但電容相對較低。通常，一種電容器類型不能覆蓋整個頻率范圍，并且必須同時使用兩種類型（例如陶瓷和電解電容器），陶瓷更靠近電路；電容器在施加的偏置電壓下也會損失很多額定電容。

信任但驗(yàn)證：芯片和組件

在由第三方制造的帶有微小、無標(biāo)記組件的PCB上，你必須信任安裝正確組件的板填充器。確保你的信任不會錯位；如果你已將芯片發(fā)送到制造商進(jìn)行故障分析，不要在等待結(jié)果時不活動。如今的芯片質(zhì)量水平非常高，而且芯片對你的影響極小。該分析還需要一些時間。同時，你可能會發(fā)現(xiàn)真正的問題；如果你使用的是數(shù)字芯片，請確認(rèn)你已更改的設(shè)置實(shí)際上已寫入芯片，而不僅僅是寫入GUI。

考慮測試和測量

如果沒有使用示波器進(jìn)行驗(yàn)證，請不要認(rèn)為直流電壓是穩(wěn)定的；測量紋波的過程有很多而且執(zhí)行它的適當(dāng)設(shè)備很昂貴。雖然最好使用精美差分探頭，但你可以使用單端探頭，只需確保接地線非常短并且連接在V out旁邊；使用1x探頭（可以自己構(gòu)建）。10x探頭不具備你所需的靈敏度；高頻尖峰通過電感的寄生電容耦合到輸出。盡管這會降低效率，你可能需要降低MOSFET的導(dǎo)通速度，以減少底部MOSFET的振鈴或dv/dt雜散開啟。

分析輸入電容

輸入電容比輸出電容了解得少，但可能需要滿足輸入噪聲要求，并確保電路不受電流限制；輸入電容具有較大的紋波電流，峰值占空比為50％，產(chǎn)生熱量并縮短電容器的使用壽命。確保電流符合規(guī)格范圍。當(dāng)你添加更多并聯(lián)Cin 時，存在一個基本的權(quán)衡，因?yàn)楦偷腅SR將導(dǎo)致更高的紋波電流和更多的加熱。要真正降低輸入紋波電流，可能需要一個串聯(lián)電感；由于占空比較高，來自Cin電流消耗較高，從而導(dǎo)致Vin衰減越大。如果Vin已經(jīng)很低，因?yàn)槟憬咏黇in下限，在這些情況下可能需要添加Cin，則這一點(diǎn)會變得非常重要。

提前考慮PCB布局

了解電流路徑的基礎(chǔ)知識并最大限度地減少高電流環(huán)路。學(xué)校教授了很多關(guān)于正向電路路徑的信息，但沒有關(guān)于返回路徑的信息，它們被顯示為完美的地面符號！布局使得返回電流可以遵循其自然路徑（最小化的環(huán)路）；保持低功率路徑電感。脈沖電流通過它們產(chǎn)生電壓尖峰和輻射EMI。高功率通孔是可以的，但應(yīng)了解它們的特性；了解電路節(jié)點(diǎn)的阻抗水平并相應(yīng)地保護(hù)它們。例如，誤差放大器的求和節(jié)點(diǎn)是高阻抗且對噪聲敏感，將其隔離并使其變?。蛔鹬?a href="http://www.wenjunhu.com/analog/" target="_blank">模擬、數(shù)字和電源接地之間的分區(qū)，并提供自然的返回路徑。星形接地避免了通過與敏感的低電平電路共用的接地路徑運(yùn)行大的脈沖電流。

了解（并尊重）你的極限

確保遵守高溫下的熱降額曲線，最大電流和功耗總是從開始值減少；確保引腳電壓永遠(yuǎn)不會超出操作規(guī)范，包括引腳對地和引腳對引腳。例如，將一個引腳通電至接地規(guī)格，但違反其引腳至另一個引腳規(guī)格可能會燒壞芯片；注意控制器芯片的最小/最大可控開關(guān)時間，并確保操作時不要過于接近其極限。