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開(kāi)關(guān)電源布局

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開(kāi)關(guān)電源布局


開(kāi)關(guān)電源布局

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開(kāi)關(guān)電源布局


以Buck電路為例,不管開(kāi)關(guān)管是由閉合-打開(kāi)還是打開(kāi)-閉合,電流發(fā)生瞬變的部分都如圖(c)所示,它們是會(huì)產(chǎn)生非常豐富的諧波分量的上升沿或下降沿。

通俗的講,這些會(huì)產(chǎn)生瞬變的電流跡線(trace)就是所謂的“交流”(AC current),其余部分是“直流”(DC current)。當(dāng)然這里交直流的區(qū)別不是傳統(tǒng)教科書(shū)上的定義,而是指開(kāi)關(guān)管的PWM頻率只是“交流”FFT變換里的一個(gè)分量,而在“直流”里這樣的諧波分量很低,可忽略不記。所以儲(chǔ)能電感屬于“直流”也就不奇怪,畢竟電感具有阻止電流發(fā)生瞬變的特性。

因此,在開(kāi)關(guān)電源布局時(shí),“交流”跡線是最重要和最需要仔細(xì)考慮的地方。這也是需要牢記的唯一基本定律(only basic rule),并適用于其它法則和拓?fù)?。下圖表示了Boost電路電流瞬變跡線,注意它和Buck電路的區(qū)別。

開(kāi)關(guān)電源布局

1inch長(zhǎng),50mm寬,1.4mil厚(1盎司)的銅導(dǎo)線在室溫下的電阻為2.5mΩ,若流過(guò)電流為1A,則產(chǎn)生的壓降是2.5mV,不會(huì)對(duì)絕大部分IC產(chǎn)生不利影響。然而,這樣1inch長(zhǎng)的導(dǎo)線的寄生電感為20nH,由V=L*dI/dt可知,若電流變化快速,可能產(chǎn)生很大的壓降。

典型的Buck電源在開(kāi)關(guān)管由開(kāi)-關(guān)時(shí)產(chǎn)生的瞬變電流是輸出電流的1.2倍,由關(guān)-開(kāi)是產(chǎn)生的瞬變電流是輸出電流的0.8倍。FET型開(kāi)關(guān)管的轉(zhuǎn)換時(shí)間是30ns,Bipolar型的是75ns,所以開(kāi)關(guān)電源“交流”部分1inch的導(dǎo)線,流過(guò)1A瞬變電流時(shí),就會(huì)產(chǎn)生0.7V的壓降。0.7V相比于2.5mV,增大了近300倍,所以高速開(kāi)關(guān)部分的布局就顯得尤為重要。

盡可能地把所有外圍器件都緊密地放在轉(zhuǎn)換器的旁邊,減少走線的長(zhǎng)度會(huì)是最理想的布局方式,但限于極其有限的布局空間,實(shí)際往往做不到,因此有必要根據(jù)瞬變壓降的嚴(yán)重程度按優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行。

對(duì)Buck電路,輸入旁路電容須盡可能靠近IC放置,接下來(lái)是輸入電容,最后是二極管,采用短而粗的跡線將其一端與SW相連,另一端與地相連。

而對(duì)Boost電路布局來(lái)說(shuō),則是按輸出旁路電容,輸出電容和二極管的優(yōu)先級(jí)順序進(jìn)行布局。


電感選取總結(jié)
根據(jù)前面幾節(jié)內(nèi)容的介紹,我們可以按照以下步驟選擇適合的電感:
(1) 計(jì)算Lmin和推薦電感參數(shù):fo、DCR、ISAT、IRMS;
(2) 在保證(1)的前提下,依據(jù)物理尺寸要求和性價(jià)比,折中選擇:大電感還是小電感,疊層電感還是繞線電感,磁屏蔽電感還是非屏蔽電感。



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| 發(fā)布時(shí)間:2018.05.25    來(lái)源:開(kāi)關(guān)電源廠家
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