升壓式DC/DC變換器主要用于輸出電流較小的場合,只要采用1~2節(jié)電池便可獲得3~12V工作電壓,工作電流可達(dá)幾十毫安至幾百毫安,其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)70%-80%。
升壓式DC/DC變換器的基本工作原理如圖所示。
電路中的VT為開關(guān)管,當(dāng)脈沖振蕩器對雙穩(wěn)態(tài)電路置位(即Q端為1)時,VT導(dǎo)通,電感VT中流過電流并儲存能量,直到電感電流在RS上的壓降等于比較器設(shè)定的閩值電壓時,雙穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位,即Q端為0。此時VT截止,電感LT中儲存的能量通過一極管VD1供給負(fù)載,同時對C進(jìn)行充電。當(dāng)負(fù)載電壓要跌落時,電容C放電,這時輸出端可獲得高于輸大端的穩(wěn)定電壓。輸出的電壓由分壓器R1和R2分壓后輸入誤差放大器,并與基準(zhǔn)電壓一起去控制脈沖寬度,由此而獲得所需要的電壓,即式中:VR——基準(zhǔn)電壓。
DC-DC電路PCB設(shè)計要求:
在設(shè)計印刷線路板時,設(shè)計工程師都會仔細(xì)思考銅線的走線方式和元器件的放置問題。如果沒有充分考慮這兩點,印刷線路板的效率、*大輸出電流、輸出紋波及其它特性都將會受到影響。產(chǎn)生這些影響的兩個主要原因則是地線(GND、VSS)和電源線(+B、VCC、VDD)的連接,如果地線及電源線設(shè)計合理,電路將能正常地工作,獲得較好的性能指標(biāo),否則會產(chǎn)生干擾、性能指標(biāo)惡化等問題。本文就DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計,介紹一些通用的設(shè)計原則和地線連接方法。
圖1:基于基本設(shè)計原則的布線模式。圖2:升壓電路的PCB設(shè)計示例。圖3:降壓電路的PCB設(shè)計示例。
設(shè)計原則 升壓式DC/DC變換器原理
印制線走線方式和元器件的放置常常會影響電路的性能。以下提出了接地線設(shè)計的四個原則:
1. 用平面布線方式(planar pattern)接地;
2. 用平面布線方式接電源線;
3. 按電路圖中的信號電流走向依序逐個放置元器件;
4. 實驗獲得的數(shù)據(jù)在應(yīng)用時不應(yīng)做任何調(diào)整,即使受板的尺寸或其它因素影響也應(yīng)原樣復(fù)制數(shù)據(jù)。
在設(shè)計中注意以上原則和要點,可以減少電路噪聲和信號干擾。除了以上的基本原則外,在設(shè)計銅線走線模式和元件放置時應(yīng)謹(jǐn)記以下兩點:布線之間會產(chǎn)生雜散電容;連線長度會產(chǎn)生阻抗。在設(shè)計中注意線間雜散電容和縮短布線長度有利于消除噪聲,減少輻射的產(chǎn)生。
在上面的幾個基本原則基礎(chǔ)上,設(shè)計工程師應(yīng)注意以下幾點(參見圖1):升壓式DC/DC變換器原理
1. 根據(jù)電路原理圖進(jìn)行元件的布局,輸入電流線和輸出電流線應(yīng)進(jìn)行區(qū)別;
2. 合理放置元器件,保證它們之間的連線*短,以減少噪聲;
3. 在電壓變化很大和流過大電流的地方應(yīng)小心設(shè)計以降低噪聲;
4. 如果電路中采用了線圈和變壓器,必須小心進(jìn)行連接;
5. 電路設(shè)計時,將元器件放置在同一方向,便于回流焊接;
6. 元器件間或元器件焊盤和焊盤間必須保證0.5毫米以上的間隙,避免出現(xiàn)橋接。
PCB設(shè)計示例
a. 升壓轉(zhuǎn)換器模式布線方式
在升壓轉(zhuǎn)換器中,輸出電容(CL)的位置比其它元件更重要,參考圖2。建議在PCB設(shè)計時注意以下兩點:
1. 將輸出電容盡可能與IC靠近,盡量減小電流回路。
2. 在PCB板的背面用平面布線方法進(jìn)行地線連接,板背面的接地線應(yīng)通過一個過孔與板正面的接地線相連。
b. 降壓轉(zhuǎn)換器布線方式 升壓式DC/DC變換器原理
在降壓電路設(shè)計中,肖特基二極管的位置很關(guān)鍵,見圖3所示。在PCB設(shè)計中注意以下幾點:
1. 肖特基二極管接地點設(shè)計將影響輸出的穩(wěn)定性;
2. 肖特基二極管陰極連接線的長度將影響輸出的穩(wěn)定性;升壓式DC/DC變換器原理
3. PCB背面用大面積銅箔作為地,通過過孔與正面地連接。