电源、DC-DC 电路原理设计及PCB布线注意事项大全

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电源、DC-DC 电路原理设计及PCB布线注意事项大全

一般的降压型的DC-DC变换的典型原理电路，如下图：

一．DC-DC电路设计至少要考虑以下条件：

1.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。

2.DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

二．基于以上两点选择PWM IC要考虑：

1.PWM IC的最大输入电压。

2.PWM开关的频率，这一点的选择关系到系统的效率。对储能电感，电容的

大小的选择也有一定影响。

3.MOS管的所能够承受的最大额定电流及其额定功率，如果DC-DC IC内部自

带MOS，只需要考虑IC输出的额定电流。

4.MOS的开关电压Vgs大小及最大承受电压。

三．电感（L1），二极管（CR1），电容（C2）的选择

1. 电感量：大小选择主要由开关频率决定，大小会影响电源纹波；额定电流，电感的内阻选择由系统功耗决定。

2. 二极管：通常都用肖特基二极管。选择时要考滤反向电压，前向电流，一般情况反向电压为输入电源电压的二倍，前向电流为输出电流的两倍。

3. 电容：电容的选择基于开关的频率，系统纹波的要求及输出电压的要求。容量和电容内部的等效电阻决定纹波大小（当然和电感也有关）。

如何得到一个电源纹波相对较小、对系统其他电路干扰相对较小，而且相对稳定可靠的DC-DC电路，需要对以上电路的原理做如下修改：

1.输入部分：电源输入端需要加电感电容滤波。目的：由于MOS管的开关及

电感在瞬间的变化会造成输入电源的波动，尤其是在系统耗电波动较大时，

影响更为明显。

2.输出部分：

（1）假定C2的选择的100uF是正确的，我们想得到更小的纹波，可以将100uF 的电容改成两颗47uF的电容（基于相同类型的电容）；如果100uF电容采用的是铝电解，可以在原来的基础上加一颗10uF的磁片电容或钽电容。

（2）在输出端再加一颗电容和一颗电容对原来的电源做一个LC滤波，会得到一个纹波更小的电源。

PCB布线时，应注意几点：

1.输入电源与MOS的连线要尽可能的粗。

2.Vgs也要粗一点，千万不要以为粗细没关系，（注：一般系统功率相对较低

时，输出电流不大，粗细的影响不明显）关键时刻会影响电源的稳定性。

3.CR1，L1尽量靠近Q1。C2尽量靠近L1。

4.反馈电阻的线尽量远离电感L1。

5.反馈电压的地与系统的地尽量的近，保持在一个电位上。

6.CR1的地线千万要粗，在MOS的打开的时间里，L１的电流是由ＣＲ１的通

路提供，即由地流向Ｌ１。

附实例：Lm系列电源芯片布线指导

1.Both the designer and the CAD person need to be aware that the design of a switching power converter is only as good as its layout

设计者和CAD布局者都要明白：开关转换器的设计仅仅是布局良好的一方面。

2.The overall subject of PCB design is an extremely wide one,embracing several test/mechanical/production issues and also in some cases compliance/regulatory issues.There is also a certain amount of physics/electromagnetics involved,

PCB设计的总体具体是一个非常广泛，包括几个测试/机械/生产问题，并在某些情况下遵守/管理问题。也有涉及到一些物理学和电磁学的问题。

3.we have provided recommended starting points for layout when using the popular LM267x,LM259x and LM257x families (Figure 2) The focus is on the step-down (Buck) Simple Switcher ICs from National, but the same principles hold for any topology and switching power application

我们对布局提供建议的出发点是使用比较流行的LM267x、LM259x和LM257x 系列，主要集中在降压（Buck）简单开关电源转换芯片，但是同样的原则在其它的任何拓补结构和开关电源应用中依然适用。

4.In switching regulator layout, it is the AC paths that are considered critical, whereas the DC paths are not. That is the only basic rule to be kept in mind, and from which all the others follow. This is also true for any topology。

在开关稳压器的布局中，考虑交流路径是非常必要的，而直流路径则显得不是很重要，这是唯一值得牢牢记住的基本原则，并且，同其它原则一样，这也适用于任何布局拓补结构。

5.Perform an analysis of the current flow for any topology in the same manner as we did for the Buck, to find the ’difference traces’: and these traces are by definition the ’critical’ ones for layout.