DC/DC轉(zhuǎn)換器的基板布局-降壓型轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

在進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換器的PCB板布局時，要想了解應(yīng)該考慮的事項和為什么這樣做，需要先了解降壓型轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑。

開關(guān)穩(wěn)壓器雖然是模擬電路，但線形工作為中心的電路不同，進(jìn)行電流和電壓開關(guān)（即ON/OFF）。PCB板布局是考慮在哪個節(jié)點、哪條線被施加什么性質(zhì)的電壓，流過什么樣的電流，來設(shè)計最佳路徑的工作。

本次介紹其出發(fā)點–“降壓型轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑”。此外，本章還將就以下項目進(jìn)行說明。

降壓型轉(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

開關(guān)節(jié)點的振鈴

輸入電容器和二極管的配置

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(dǎo)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(zhuǎn)換器工作時的電流路徑

右側(cè)電路圖是稱為“二極管整流”或“異步整流”的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器IC及其外置電路。連接于BOOT引腳的電容器是用來驅(qū)動內(nèi)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(bǔ)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(guān)Q1導(dǎo)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(guān)Q1導(dǎo)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(guān)Q1關(guān)斷時的電流路徑。二極管D1導(dǎo)通，電感L蓄積的能量被釋放至輸出端。

降壓型轉(zhuǎn)換器的輸出端電感串聯(lián)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(guān)Q1從關(guān)斷向?qū)?、從?dǎo)通向關(guān)斷切換時，紅色線部分的電流都會急劇變化。該系統(tǒng)變化急劇，因此出現(xiàn)含有較多高次諧波的電流波形。

該差分系統(tǒng)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(guān)元件Q1ON時的電流路徑

Figure 1-b. 開關(guān)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(guān)晶體管外置式的電流流動路徑相同。后續(xù)的內(nèi)容將以本電流流動路徑為前提進(jìn)行介紹，所以請充分理解本電流路徑。

審核編輯：湯梓紅