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升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑

發(fā)布時間:2021-03-11 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】不僅局限于升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器,在很多產(chǎn)品的PCB布局設(shè)計中,了解其電路的電流路徑和特性都是非常重要的。在進(jìn)入具體的布局講解之前,我們先來看一下升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑。
 
開關(guān)晶體管Q2 ON時的電流路徑
 
下圖是升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路示意圖,紅線表示開關(guān)晶體管Q2 ON時通過的主要電流。CIBYPASS是高頻去耦電容,通常使用小容量陶瓷電容器。CIN是主要用來穩(wěn)定的電容器,具有較大的電容量。在開關(guān)晶體管Q2導(dǎo)通的瞬間迅速流動的大部分電流來自CIBYPASS,其次來自CIN。在輸入電流不是很大時,CIN可以與CIBYPASS合并,作為1個電容器復(fù)用。緩和變化的電流來自輸入電源。在此期間,電能存儲至電感L。
 
升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑
 
開關(guān)晶體管Q2 OFF時的電流路徑
 
接下來請看開關(guān)晶體管Q2關(guān)斷時的電流狀態(tài)(圖中紅線)。電感L的作用是即使開關(guān)晶體管Q2 OFF時也可保持在此之前的電流值。電感L的左端固定為VIN電壓,并持續(xù)為VOUT提供電流以增加電壓,因此VOUT的電壓比VIN要高(升壓工作)。因此,開關(guān)晶體管Q2的ON時間越長,積蓄在電感L中的電能越大,能夠輸出的功率越大。然而,如果開關(guān)晶體管Q2的ON時間不必要地延長,則向輸出端供給功率的時間會變少,效率會變差。因此,ON/OFF時間比(占空比)的最大值是設(shè)有限制的。在輸出電流小的電路中,如果COUT使用具有良好頻率特性的陶瓷電容器,則高頻去耦電容CBYPASS可以復(fù)用。
 
升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑
 
開關(guān)晶體管Q2 ON時和OFF時的電流差分
 
最后來看開關(guān)晶體管Q2 ON時和OFF時的電流差分(圖中紅線)。每當(dāng)開關(guān)晶體管Q2從OFF變?yōu)镺N、從ON變?yōu)镺FF時,紅線所示路徑的電流就會急劇變化。由于該系統(tǒng)的變化非常劇烈而出現(xiàn)含有很多諧波的波形。這種差分系統(tǒng)的布局是PCB布局的關(guān)鍵,需要格外注意。
 
升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器的電流路徑
 
關(guān)鍵要點(diǎn):
 
?進(jìn)行PCB布局設(shè)計時,了解電路的電流路徑和特性是非常重要的(不僅局限于升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器)。
?ON和OFF時的電流差分系統(tǒng)在PCB板布局中非常重要,需要格外注意(不僅局限于升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器)。
 
 
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