用于機頂盒與液晶電視的簡易開關電源設計(2)

　　開關電源其它元件的選擇

　　由于SC2618不需要反饋補償電路，故不需要設計補償網絡參數(shù)。整個電源所需要設計的參數(shù)只包括輸出電感、輸出電容、反饋分壓電阻、輸入電容、場效應管。

　　輸出電感L的選擇基于輸出DC和瞬態(tài)的要求。大的電感值可減小輸出紋波電流和紋波電壓，但是在負載瞬變過程中改變電感電流的時間會加長。小的電感值可得到低的直流損耗，但是交流磁芯損耗和交流繞線電阻損耗會變大。折衷的方法是選擇電感紋波電流峰峰值Ip-p在輸出負載電流額定值的20％到30％之間。

　　以圖1的線路為例，Vin=12V，Vout=1.8V，Iout=3.5A，fosc=150KHz，計算出來的電感值是14.5μH．可選用市場上很容易采購到的15μH／5A表面貼電感。

　　輸出電容Cout

　　輸出電容應按照輸出電壓紋波和負載動態(tài)變化要求來選擇。輸出電感產生的紋波電流會在輸出電容串聯(lián)等效電阻(ESR)上產生輸出電壓紋波(VRIPPLE)。為了滿足輸出電壓紋波要求，輸出電容寄生串聯(lián)電阻(ESR)必須滿足下式：

　　以圖1為例,Vin=12V,Vout=1.8V,fosc=150KHz，L=15μH，VRIPPLE=60mV，那么計算出輸出電容串聯(lián)等效電阻(ESR)會在輸出負載電流變化時產生一個電壓變化值(VT)。為了滿足輸出電壓電壓變化值要求，輸出電容串聯(lián)等效電阻(ESR)必須同時滿足下式：

　　以圖1為例，如果輸出電壓動態(tài)變化值是輸出電壓值的10％(VT=10％×1.8V=180mV)，如果負載電流變化值是lA，所需要的輸出電容的ESR是180mΩ。為了同時滿足輸出電壓紋波和動態(tài)變化，應該選擇最小ESR的電容。所以，在本例中選用90mΩ，1000μF/16V電解電容。

　　反饋分壓電阻R6與R8

　　高端的反饋分壓電阻Rtop(R6)可在5KΩ~15KΩ之間選擇。低端的電阻值Rbot(R8)。最終經實驗調整為22.1KΩ。一般來講Rtop和Rbot應選用1％精密電阻。 輸入電容C1(Cin) 我們選擇1000μF，90mΩ電解電容。

　　PCB排版

　　同步降壓開關電源PCB排版(即線路板制作)是非常重要,它是關系到設計好的電源能否在系統(tǒng)上正常工作的關鍵。

　　正確的開關電源PCB排版需要設計人員對開關電源工作原理有一定的了解,特別是設計人員需要知道高頻交流電流的走線,并且能夠區(qū)分低信號控制電路部分和大功率元器件走線部分。

　　以圖1為例,將分成控制電路部分和功率電路部分兩部分；一般來講，電源的功率電路部分包括輸入電容(Cin)、輸出電容(COUT)、輸出電感(L)、場效應管(Ql／Q2)之間的連線用粗線走線(見圖3所示)；而控制電路部分包括PWM芯片，旁路電容，自舉電路，反饋電阻之間的連線用細線走線。

圖3　為圖2中功率電路部份的電流和電壓波形

　　圖3顯示功率電路部分的電流和電壓波形圖?？梢钥吹礁哳l率交流電流會周旋在由場效應管和輸入電容所組成的回路中。所以此回路中元器件之間的PCB走線要短而且要寬。此回路截面積要越小越好。小回路面積將大大地減小EMI噪聲并產生一個比較安靜的功率地。安靜的功率地會使場效應管的柵極驅動電壓波形非常干凈。CIN可用大容量電解電容和小容量瓷片電容并聯(lián)，并要靠近場效應管。如果高頻交流電流的回路面積很大，就會在回路的內部和外部產生很大的電磁千擾(EMl)。如果同樣的高頻交流電流的回路面積設計得非常小，回路內部和外部的電磁場互相抵銷，整個電路會變得非常安靜。

　　高端場效應管(Q2)的源極，低端場效應管(Q1)的漏極和輸出電感(L)之間的連接點應該是一整塊銅片焊盤。由于這連接點上的電壓是高頻和交流，Q1和Q2和L要靠得非常近。雖然輸出電感和輸出電容之間的走線沒有高頻交流電流,但寬的走線可以降低直流阻抗的損耗提高電源的效率。
控制線路應放置在功率電路的邊上.控制電路絕對不能放在高頻交流回路的中間。旁路電容要盡量靠近芯片的Vcc和地。芯片的場效應管驅動輸出不要離開場效應管太遠。反饋分壓電阻最好也放置在芯片附近。

　　結語

　　通過對低價簡易PWM控制芯片SC2618在開關電源上的應用與PCB板排版的分折,可以看到當今新一代消費類電子產品電源開發(fā)與應用可以大為簡化,非但省力省物力而且大大提高了系統(tǒng)的可靠性,此類直流開關電源具有較高的性價比。