buck電路原理及PCB布局與布線注意事項(xiàng)講解

Buck架構(gòu)：

當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)候：

當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)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(shí)際DCDC應(yīng)用中：

當(dāng)Q1閉合的時(shí)候，在圖1-a中，紅線示出了當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)通時(shí)轉(zhuǎn)換器中的主電流流動(dòng)。 CBYPASS是高頻的去耦電容器，CIN是電容器大電容。在開(kāi)關(guān)元件Q1導(dǎo)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(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1斷開(kāi)時(shí)的電流流動(dòng)的狀態(tài)。續(xù)流二極管D1導(dǎo)通，存儲(chǔ)在電感器L中的能量釋放到輸出側(cè)。對(duì)于降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)�，由于電感插入輸出串�?lián)輸出電容電流平穩(wěn)。

在圖1-c中，每當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q1從OFF變?yōu)镺N時(shí)，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(gè)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(diǎn)：

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(lái)自開(kāi)關(guān)的輻射噪聲

節(jié)點(diǎn)和不擴(kuò)大銅面積超過(guò)需要。

4.將輸出電容靠近電感。

5.保持返回路徑的布線遠(yuǎn)離噪聲引起的區(qū)域，例如電感器和二極管

對(duì)于buck電路來(lái)說(shuō)：

首先先講輸入濾波電容及旁路電容：建議采用10UF+0.1uF,

當(dāng)輸出負(fù)載為Io小于1A的時(shí)候，可以選擇一個(gè)較小的電容放在CIN端，關(guān)于Cbypass的布線強(qiáng)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(shí)候也會(huì)產(chǎn)生幾百M(fèi)HZ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(kāi)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(kāi)始放置最重要的部分，如輸入電容和續(xù)流二極管。 單個(gè)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(jì)中（IO≤1A）。 這是因?yàn)轭l率特性越好，因?yàn)樘沾呻娙萜鞯碾娙葜底冃　?但是陶瓷電容器具有不同的頻率特性，因此對(duì)于使用的實(shí)際部件來(lái)說(shuō)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(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的輻射噪聲。增加銅面積最有可能被認(rèn)為是改善電線電阻和冷卻裝置，但是擴(kuò)大的區(qū)域可以用作天線并且可以導(dǎo)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(huì)導(dǎo)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(jìn)行將輸出的分壓電阻分來(lái)進(jìn)行采集輸出電壓：

a） IC的反饋端子輸入反饋信號(hào)，通常設(shè)計(jì)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(cè)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(dǎo)線遠(yuǎn)離電感和二極管的開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)。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(guò)通孔將反饋路徑傳輸?shù)絇CB的底層，并將布局遠(yuǎn)離交換節(jié)點(diǎn)。

地：

模擬小信號(hào)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(guò)通孔連接底層上的隔離電源地導(dǎo)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(gè)補(bǔ)充接地

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