DC / DC轉(zhuǎn)換器怎樣為PCB布局（1）

任何DC/DC電源轉(zhuǎn)換器的精心系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)是精心規(guī)劃和精心執(zhí)行的印刷電路板（PCB）布局。優(yōu)化的布局可帶來更好的性能，更低的成本和更快的上市時間。此外，由于更高的可靠性（更低的元件溫度），更容易符合法規(guī)要求（更低的傳導(dǎo)和輻射）以及更高的空間利用率（減少解決方案體積和占地面積），它可以為終端設(shè)備用戶構(gòu)成競爭優(yōu)勢。

這個由三部分組成的系列文章的主要目的是仔細(xì)研究PCB布局設(shè)計，因為它知道它代表了功率轉(zhuǎn)換器之謎的關(guān)鍵部分。這些文章還提供了與PCB設(shè)計相關(guān)的因素的明確指導(dǎo)，以實現(xiàn)低噪聲轉(zhuǎn)換器的實現(xiàn)。使用四開關(guān)同步降壓 - 升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器作為案例研究，使用逐步過程突出顯示快速開關(guān)，高電流應(yīng)用的PCB布局考慮因素。這里的真正目的是實用的。 PCB布局是電源工程師最棘手和最具威脅性的話題之一，可以決定實際的設(shè)計。

四開關(guān)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器評測

讓我們暫時介紹一下四開關(guān)（非反相）同步降壓 - 升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該電路是研究DC/DC轉(zhuǎn)換器PCB布局的極好例子。它有許多應(yīng)用，包括工業(yè)計算，LED照明，RF功率放大和USB供電 [1] 。這種特殊降壓 - 升壓實現(xiàn)的最引人注目的特性是根據(jù)需要采用降壓，升壓和降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換模式，以在寬輸入和輸出電壓范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率。

一種常見的應(yīng)用場景是從汽車電池電源獲得嚴(yán)格調(diào)節(jié)的12V電壓軌。即使電池的直流電壓在9V至16V之間變化，也會出現(xiàn)啟動/停止，冷啟動或負(fù)載突降 [2] 的瞬變。此類事件期間的電壓可以低至3V或尖峰至42V，有時甚至更高。為了滿足這些要求，圖1中的原理圖說明了功率級和控制器的組件，包括集成柵極驅(qū)動器，偏置電源電流檢測，輸出電壓反饋，環(huán)路補(bǔ)償，可編程欠壓鎖定（UVLO），低噪聲特征的抖動和抖動選項。

圖1：4開關(guān)同步降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器原理圖。

圖1中的四個功率MOSFET以H橋配置的降壓和升壓支路排列，開關(guān)節(jié)點SW1和SW2通過電感→<子>?F 的。當(dāng)輸入電壓分別恰好高于或低于輸出電壓時，發(fā)生傳統(tǒng)的同步降壓或升壓操作。同時，相反的非開關(guān)支路的高側(cè)MOSFET導(dǎo)通作為通過器件。更重要的是，當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓時，正在切換的降壓或升壓支路達(dá)到預(yù)期閾值。這觸發(fā)了轉(zhuǎn)換到降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換模式，在這種情況下，降壓和升壓模式的混合交錯，如聚合降壓 - 升壓效應(yīng) [3] 所需。