同步降壓轉(zhuǎn)換器的布局注意事項(xiàng)

降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器(見圖1)是一種非常受歡迎的開關(guān)DC / DC穩(wěn)壓器拓?fù)?，廣泛應(yīng)用于許多電氣和電子，從云基礎(chǔ)設(shè)施到個(gè)人電子產(chǎn)品，再到工廠和樓宇自動(dòng)化。它們占據(jù)了當(dāng)今所有非隔離開關(guān)穩(wěn)壓器拓?fù)?5%以上的份額。

降壓轉(zhuǎn)換器的布局與模擬和設(shè)計(jì)一樣重要，但如果缺乏良好的布局實(shí)踐可能會(huì)拖延開發(fā)時(shí)間，甚至造成操作和可靠性問題。

同步降壓

圖1：同步降壓DC / DC轉(zhuǎn)換器

布局考慮的因素包括旁路電容器、反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)組件、功率組件、寄生組件、接地回路和連接。

旁路電容器

對(duì)于旁路電容，最小化引線電感很重要，可通過減小旁路回路面積、縮短高di / dt(電流轉(zhuǎn)換速率)路徑上的長度、盡可能使用接地層(如可能)、在電容器兩端引入電流路徑、避免多種布局等方案來實(shí)現(xiàn)。此外，并聯(lián)不同的電容器類型以降低電容頻帶兩端的阻抗很重要，因?yàn)樗梢园?MHz至20MHz頻率范圍(典型的電容器值為0.1μF至0.01μF)的阻抗降低。牽引電容，使其更靠近集成電路(IC)引腳，還能向布局設(shè)計(jì)者展示關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和面積，如圖2所示。

圖2：指示關(guān)鍵環(huán)路面積的旁路電容電路連接

反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)置于靠近IC誤差放大器的地方。放置電阻，使它們直接連接到誤差放大器(FB引腳)的反相輸入，如圖3所示。

圖3：反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)布局

電源組件

確保正確連接電源組件，因?yàn)殡娏髀窂街杏懈遜i / dt(電流轉(zhuǎn)換速率)，如圖4所示。路徑中的任何電感將導(dǎo)致開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴，這可能超過功率FET的絕對(duì)最大額定值，并且還會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波和不必要的噪聲。目標(biāo)是通過使用雙面印刷電路板(PCB)的裝配來最小化回路面積，其中在PCB的一側(cè)上具有MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，而在另一側(cè)上具有電容器。確保正確地放置和布設(shè)組件。正確的設(shè)計(jì)無需緩沖電路來減少開關(guān)節(jié)點(diǎn)振鈴。

圖4：指示高電流路徑的電源組件連接

寄生組件

注意寄生元件，因?yàn)樗鼈兛赡芤氩⒃黾与娫粗械淖杩?，這會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定性和操作問題。注意接線電感，特別是低阻抗電路和濾波器、電源開關(guān)和定時(shí)電路。使用接地層和寬走線以最小化電感。在電路板電容方面，注意高阻抗或噪聲敏感電路，并注意電路板平面/層和組件焊盤之間的耦合。電感器之間，特別是環(huán)形電感器，也可能發(fā)生磁耦合。這種情況下，請(qǐng)考慮其他安裝方向。磁耦合也可能發(fā)生在環(huán)路之間，因此，應(yīng)最小化環(huán)路面積并使用接地平面。

接地回路和連接

單點(diǎn)接地存在串聯(lián)或并聯(lián)的問題，如圖5所示。

圖5：串聯(lián)和并聯(lián)單點(diǎn)接地連接

更好的方法是使用多點(diǎn)接地。如圖6所示，多點(diǎn)接地允許電路之間具有低阻抗，以最小化電位差，并且還減少了電路走線電感。目的是在單個(gè)電路中包含高頻電流，并將其保持在接地平面之外。

圖6：多點(diǎn)接地連接

許多降壓轉(zhuǎn)換器控制IC可識(shí)別噪聲和安靜的電路區(qū)域，并且IC引腳如此排列，使得IC引腳周圍的布局和元件布置更加容易。有些甚至為電源和模擬接地提供單獨(dú)的引腳，如圖7所示的TPS40170 60V同步降壓脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器引腳。

圖7：用于模擬和電源連接的降壓控制器IC引腳

因此，圍繞IC引腳布局進(jìn)行布局規(guī)劃，并使用本文中提到的布局實(shí)踐可幫助您從一開始就獲得正確的降壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，并避免以后出現(xiàn)任何麻煩。查看TI的降壓轉(zhuǎn)換器和降壓控制器選擇表，了解各種降壓DC / DC解決方案。