DC-DC原理及相关PCB走线经验

DC-DC就是直流-直流变换，一般有升压(BOOST)、降压(BUCK型)两种。

降压式DC/DC变换器的输出电流较大，多为数百毫安至几安，因此适用于输出电流较大的场合。降压式DC/DC变换器基本工作原理电路如图所示。VT1为开关管，当VT1导通时，输入电压Vi通 过电感L1向负载RL供电，与此同时也向电容C2充电。在这个过程中，电容C2及电感L1中储存能量。当VT1截止时，由储存在电感L1中的能量继续向 RL供电，当输出电压要下降时，电容C2中的能量也向RL放电，维持输出电压不变。二极管VD1为续流二极管，以便构成电路回路。输出的电压Vo经R1和 R2组成的分压器分压，把输出电压的信号反馈至控制电路，由控制电路来控制开关管的导通及截止时间，使输出电压保持不变。

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。