DC-DC降壓轉換器電路布局與設計和實踐

了解DC-DC降壓轉換器電路的最佳布局規(guī)范。在實現(xiàn)DC-DC降壓轉換器時，電路布局與設計同樣重要。布局不良會嚴重降低設計效果。本文將介紹一些最佳布局實踐。

良好電路布局的目標

這里有一些良好布局的目標要記住。

控制輻射和感應噪聲

減少電路不同部分之間的干擾

減少電路面積

有效的熱管理

改善了電壓調(diào)節(jié)和電路效率

避免額外的“創(chuàng)可貼”電路，如緩沖器

增強穩(wěn)定性

注意：不要對這些關鍵路徑使用自動布線 - 手動布線和設計。

功率轉換器電路中的電流環(huán)路

功率轉換器電路產(chǎn)生大電流，在不同的相位，在兩個主回路中循環(huán)：關斷狀態(tài)和導通狀態(tài)，具體取決于MOSFET開關的狀態(tài)（見圖1）。

這些循環(huán)的3D幾何形狀很重要。根據(jù)安培定律，在物理環(huán)路中運行的電流將形成與電流和環(huán)路面積成比例的磁場。然后，根據(jù)法拉第定律，該場可以與其他電路環(huán)路耦合，在較高頻率處具有更多耦合，從而導致有害的串擾。

因此，一般的思維方式應該是最小化這些循環(huán)的封閉區(qū)域。一種直接的方法是使返回路徑盡可能與出站路徑共線。

想象一個環(huán)形天線壓扁到一條垂直線 - 它將不再是一個天線。這就是我們將導線絞合在一起以消除耦合噪聲的原因。

返回路徑

注意，如果給定無限接地平面，返回電流自然傾向于直接集中在出站電流之下（見圖2）。我們應該從大自然中汲取這種暗示，提供自然的回歸路徑; 否則，將引入一個循環(huán)并輻射。

電路板的期望結果將是出站和返回電流以有序的已知路徑運行。

通常，電路具有多個接地平面：例如，模擬，數(shù)字和電源。雖然多年來傳統(tǒng)觀念已有所不同，但如果提供這些自然回路，我們就不需要劃分地平面。實際上，如果計劃外的返回電流必須繞過很長的路徑，分區(qū)會使事情變得更糟。

除智能分區(qū)之外的自然電流路徑可能是最佳解決方案。

最佳實踐

當然，關鍵考慮因素是電源軌進入或源自電路板的位置。如果這些考慮因素在設計師的控制之下，那么應該選擇那些以促進良好的布局。請注意，相同的環(huán)路原理也應該應用于MOSFET柵極驅動器，因為它也具有大的尖峰電流。

為了進一步控制輻射發(fā)射，“20H規(guī)則”規(guī)定，對于間距為H的層，我們要保留距離電路板邊緣至少20H的所有跡線。通常需要使用電源過孔將電源路徑推送到其他層以獲得緊湊的布局 - 你只需像電源路徑中的任何其他元件一樣管理這些過孔的效果。電感，電阻和過孔總數(shù)都會影響路徑性能。

敏感控制電路需要清潔接地。如果我們通過控制器共享的返回路徑發(fā)送大的脈沖功率返回電流，將產(chǎn)生電壓尖峰，這將擾亂控制器的接地，將噪聲注入控制電路，這是非常不希望的。我們使用星形接地來避免這種情況（參見圖3） - 保持返回路徑不共享和分離。