[经验]

降压型转换器工作时的电流路径

2018-12-5 10:07:52

1671 转换器 PCB 晶体管

在进行DC/DC转换器的PCB板布局时，要想了解应该考虑的事项和为什么这样做，需要先了解降压型转换器工作时的电流路径。
开关稳压器虽然是模拟电路，但线形工作为中心的电路不同，进行电流和电压开关（即ON/OFF）。PCB板布局是考虑在哪个节点、哪条线被施加什么性质的电压，流过什么样的电流，来设计最佳路径的工作。
本次介绍其出发点–“降压型转换器工作时的电流路径”。此外，本章还将就以下项目进行说明。

降压型转换器工作时的电流路径
开关节点的振铃
输入电容器和二极管的配置
散热孔的配置
电感的配置
输出电容器的配置

反馈路径的布线
接地
铜箔的电阻和电感

Figure 1-a. 开关元件Q1ON时的电流路径

Figure 1-b. 开关元件Q1OFF时的电流路径

Figure 1-c. 电流差分、布局上的重要位置

降压型转换器工作时的电流路径
右侧电路图是称为“二极管整流”或“异步整流”的降压型DC/DC转换器IC及其外置电路。连接于BOOT引脚的电容器是用来驱动内置Nch-MOSOFET的自举用器件。另外，连接于COMP引脚的电阻和电容器是相位补偿用器件。有些IC不存在这些引脚。其他引脚和元器件不言而喻是基本的引脚和必要的外置元器件。
Figure 1-a 的红色线表示开关Q1导通时流过的主要电流和路径以及方向。CBYPASS为高频用的去耦电容器，CIN为大容量电容器。
开关Q1导通的瞬间，流过急剧的电流，其大半来自CBYPASS ，其次来自CIN。缓和变化的电流由输入电源供给。
Figure 1-b 的红色线表示开关Q1关断时的电流路径。二极管D1导通，电感L蓄积的能量被释放至输出端。
降压型转换器的输出端电感串联插入，因此输出电容器的电流虽然上下变动，但比较平滑。
Figure 1-c 的红色线表示Figure 1-a和1-b的差分。开关Q1从关断向导通、从导通向关断切换时，红色线部分的电流都会急剧变化。该系统变化急剧，因此出现含有较多高次谐波的电流波形。
该差分系统在PCB布局时是重要之处，需要给予最大限度的重视。

概略地说，同步整流式和开关晶体管外置式的电流流动路径相同。后续的内容将以本电流流动路径为前提进行介绍，所以请充分理解本电流路径。
关键要点:

・进行PCB板布局（设计）时，了解降压型转换器的电流路径是非常重要的。
・开关稳压器的开关动作引发的电流急剧ON/OFF，如果不通过恰当的布局来处理，将对电路工作和其他产生不良影响。

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