buck電路原理及PCB布局與布線注意事項講解

Buck架構(gòu)：

當開關(guān)閉合的時候：

當開關(guān)斷開的時候：

根據(jù)伏秒平衡定理可得：

（Vin-Vout）*DT=Vout(1-D)T===>Vin/Vout=D<1

在實際DCDC應(yīng)用中：

當Q1閉合的時候，在圖1-a中，紅線示出了當開關(guān)元件Q1導通時轉(zhuǎn)換器中的主電流流動。 CBYPASS是高頻的去耦電容器，CIN是電容器大電容。在開關(guān)元件Q1導通的情況下，電流波形的大部分陡峭部分由CBYPASS提供，然后由CIN提供。

在圖1-b中，紅線示出了當開關(guān)元件Q1斷開時的電流流動的狀態(tài)。續(xù)流二極管D1導通，存儲在電感器L中的能量釋放到輸出側(cè)。對于降壓轉(zhuǎn)換器拓撲，由于電感插入輸出串聯(lián)輸出電容電流平穩(wěn)。

在圖1-c中，每當開關(guān)元件Q1從OFF變?yōu)镺N時，該紅線中的電流劇烈變化，反之亦然。這些急劇的變化引起幾個諧波波形。這種系統(tǒng)差異需要在PCB期間得到最大的注意

PCB布局需要注意一下幾點：

1.將輸入電容器和續(xù)流二極管置于與IC端子相同的PCB表面層上，并盡可能靠近IC。

2.如果需要，包括熱通孔，以改善散熱。

3.將電感靠近IC，不需要像輸入電容那么近。這是為了最小化來自開關(guān)的輻射噪聲

節(jié)點和不擴大銅面積超過需要。

4.將輸出電容靠近電感。

5.保持返回路徑的布線遠離噪聲引起的區(qū)域，例如電感器和二極管

對于buck電路來說：

首先先講輸入濾波電容及旁路電容：建議采用10UF+0.1uF,

當輸出負載為Io小于1A的時候，可以選擇一個較小的電容放在CIN端，關(guān)于Cbypass的布線強烈建議縮短布線甚至1mm，但是即使Cbypass距離IC很近，但是在降壓轉(zhuǎn)換的時候也會產(chǎn)生幾百MHZ的高頻被加載在CIN的地上，因此CIN和CO的接地彼此必須分開至少1cm到2cm。

續(xù)流二極管：需采用短而寬的接線方式直接接在IC的GND端子和SW端

輸入電容器和續(xù)流二極管的放置：

首先，開始放置最重要的部分，如輸入電容和續(xù)流二極管。 單個陶瓷電容器可用作CIN和CBYPASS，用于輸入電容器的較小電容值，在小電流電源設(shè)計中（IO≤1A）。 這是因為頻率特性越好，因為陶瓷電容器的電容值變小。 但是陶瓷電容器具有不同的頻率特性，因此對于使用的實際部件來說是重要的。

放置電感：

放置電感不需要跟放置輸入電容一樣距離IC那么近，以最小化開關(guān)節(jié)點的輻射噪聲。增加銅面積最有可能被認為是改善電線電阻和冷卻裝置，但是擴大的區(qū)域可以用作天線并且可以導致EMI的增加。

一般不建議電感下面鋪銅，接地層出現(xiàn)的渦流會導致電感的感量變小，

輸出濾波電容：盡可能的靠近電感

回授控制端：

不要進行將輸出的分壓電阻分來進行采集輸出電壓：

a） IC的反饋端子輸入反饋信號，通常設(shè)計為高阻抗。此端子和電阻交叉網(wǎng)絡(luò)的輸出必須用短線連接。

b）。檢測輸出電壓的部分必須在輸出電容器之后或在輸出電容器的兩端連接。

C）。將電阻分壓器電路靠近并且并聯(lián)，使其更好的抗噪聲性。

d）。將導線遠離電感和二極管的開關(guān)節(jié)點。不要直接在電感和二極管下方接線，也不要與電源線并聯(lián)。多層板也必須以相同的方式接線。

通過通孔將反饋路徑傳輸?shù)絇CB的底層，并將布局遠離交換節(jié)點。

地：

模擬小信號地和電源地必須隔離。鋪設(shè)電源地，而不從頂層分離是非常理想（圖8）。通過通孔連接底層上的隔離電源地導致?lián)p耗并加劇由于的噪聲通孔的電感和電阻的影響。在PCB內(nèi)層和底層提供接地層是減少和屏蔽直流損耗，并且更好地散熱，但它只是一個補充接地

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