巴克转换器PCB设计的最佳实践
关键的外卖
背后的物理功能和巴克转换器。
巴克转换器的PCB设计注意事项。
如何避免潜在的路由问题。
巴克转换器是广泛采用的节能设计
巴克转换器是一个DC-to-DC转换器电路,减少了直流电压,这就是为什么它也通常被称为一个降压转换器。在可用功率选择,巴克转换器多氯联苯为高效电路,提供效率评级通常在第95个百分位。被广泛应用于低功率应用在电路板需要下降等常见的电子电压源电压5 v或3.3 v。
虽然电路非常简单,一个电路板可以有性能问题如果巴克转换器没有正确放置和路由。一个贫穷的布局会导致过量的噪音从电路和输出不合格的电压调节。在极端的情况下,普遍缺乏稳定性,甚至设备故障可能导致从贫穷的实现。在本文中,我们将讨论背后的理论巴克转换器以及一些布局技巧,这些技巧可以帮助创造一个更好的直流-直流巴克转换器PCB设计。
巴克转换器在多氯联苯
有大量的电力设计选项,多氯联苯,取决于源电流和电压等因素,热的担忧,和噪声敏感性。巴克转换器是经典设计,快速洁身自好的效用和效率。理解巴克转换器广泛采用的多氯联苯,我们先来看看他们的运作方式。
巴克转换器的功能如何?
对于任何时变电路(通常是那些包含开关),电流和电压的变化时,必须检查的情况下开关已经关闭了很长一段时间,然后打开(反之亦然)。传统上,一个逆程二极管并联负载负责关闭电路一旦开关打开(再一次,亦然),但这可能与第二晶体管取代了在现代设计中对同步整流。
开始,想象与一个封闭开关(开态)这意味着组件的电流和电压。经过长时间的使用状态,电感器已经完全接受最初不愿电流通过它和类似于短操作。电容器,最初担任短路,现在是功能开放。电流从源通过电感和负载。开关断开的,电感器和电容器希望维持目前的青睐参数:电流电感器和电容器的电压。电感器崩溃的磁场和磁存储能量本质上是交流电压,电流,其倾向于看到一个稳态电流。回顾一下,在稳定使用状态条件下,电压在负载将相当于源和瞬态电路状态将电感器维护通过负载电流。
连续和不连续模式
有Chekov的枪在过去的段落电容瞬态电路的功能还没有被讨论。事实证明,上述巴克转换器操作只有一个操作方法:连续模式。,使用状态的假设是,在某种程度上恢复电流通过电感器达到零。当电感的电流可以达到零,第二个备用电源,与电容器的电场崩溃生成电流维持电压。在这个间歇操作,电容恢复电流通过电感,然后继续向负载电流通过,直到能量存储在电容器是筋疲力尽了。
开关和二极管
如上面提到的简单,降压转换器可以功能开关和二极管或两个交换机之间切换。二极管,由于其定位和反向偏压,低电压降在使用状态和低电流消耗在断开状态由于其高电阻。它执行的角色,但也有更高的效率收益与第二个开关。由于二极管,无法进行切换,有一个与之关联的恒功率损失。低工作周期功率电路,这倒不是个大问题;更一致的断开状态意味着权力下降变得微不足道。然而,在系统中明显的占空比,可以实现较大的电能节约更换二极管与第二个开关。
缺点是,更多的控制必须通过第二开关电路的动态响应需求。特别是,双开态的两个开关会导致射穿,一个潜在的灾难性故障事件源在哪里做空。实际上,two-switch设计更大的响应性和效率但需要额外的控制实现功能。幸运的是,许多晶体管集成电路包括额外的定时功能和其他不过为了防止这种电路状态。
组件放置在巴克直流-直流转换器PCB设计
一个成功的降压转换器集成到一个布局从组件的位置开始。路由应该从布置自然流,短,直接跟踪关键网和级联通过增加电容旁路电容器外。最佳实践应该遵循制造商的数据表的布局指令,如果可用。最终的关键不仅是适当的组件相对位置相关的电路,还到附近的组件,可能会容易的快速开关晶体管。很多时候设计师将PCB布局把组件整洁有序的间距与最佳电路流,这可能导致一个糟糕buck变换器优化PCB布局。
一旦转换集成电路被放置在黑板上,把电源组件尽可能集成电路:
输入电容:第一个关键部分是输入电容,它应该被放在相同的表层IC针连接。当这部分放在边板电压噪声可以创建通过用于连接的电感集成电路。
电感器:减少辐射EMI、电感器也应该接近IC和在同一板表层。
输出电容器:最后的buck变换器电路中的功率组件,输出电容应该接近电感。这将最小化路由组件之间的距离来帮助确保良好的输出电压调节。
buck变换器的电路仿真。注意适度的工作周期——这可能是一个不错的候选人对同步整流效率问题
一旦电源组件在黑板上,把其他buck变换器电路的小信号组件。这将包括部分软启动和去耦电容等没有直接关系的权力转换。这些部分对声音非常敏感,应该尽可能接近IC,这样他们可以提供立即返回路径来减少噪音的敏感性。同时,谨防有敏感组件或关键信号,不属于降压转换器的电路太近。这将有助于防止电感耦合的事件可能会导致意想不到的运行时错误。
巴克转换器路由
巴克直流-直流转换器用于设计开关电源应该保持低电感的目标关键路径的路由。这最好通过减少路径的长度而不是他们的宽度。与一切权力组件在同一层,你不需要通过任何连接通过董事会是好的。通过用于电源组件可以添加跟踪的重要电感。的角落里路由路径或痕迹应该做45度角甚至更好,圆形。角落有一个直角会导致电流波形反射,导致阻抗变化。
地面的路由
同样重要的是你如何处理地面电路的路由。热、电气性能、热垫应该使用的最大公差尺寸来支持更高的电导率。面积更大,有更多的空间,通过连接到最近的参考平面多层的设计。一个常见的误解是一个需要从其余的隔离能力为由本可能是不必要的,可能导致EMI或信号完整性问题。地面是地面,努力阻止噪音是最好的使用更直接的解决方案处理排版设计,如噪音过滤器或最佳就业实践。
精密的布局:你责无旁贷
如何完成印刷电路板上的施力将部分取决于位置,路由、平面设计的巴克转换器电路。保持接近最小化连接部分和监控如何分区不同的电路。创建地面路由buck变换器的PCB布局,这样当前返回路径遵循逻辑进展和别碰嘈杂的电流通过敏感电路。
这就是你的PCB设计CAD工具能帮上忙。您需要使用一个布局系统,使您可以轻松地设置设计规则的不同类型的功率和地面电路你会处理。通过这种方式,您可以为每个网络分配不同的路由参数以及设置间距规则,组件和不同的网络和组件类。一个这样的CAD系统OrCAD PCB设计者从节奏,所有的功能,我们一直谈论。设计规则和约束,它是PCB设计成功的系统,你需要与巴克转换器的设计。
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