低功耗低噪聲電源設(shè)計(jì)感想

在開關(guān)閉合期間，電感存儲能量；在開關(guān)斷開期間，電感釋放能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開關(guān)斷開期間，負(fù)責(zé)給電感L提供電流通路，所以二極管D叫做續(xù)流二極管。

在實(shí)際的開關(guān)電源中，開關(guān)K由三極管或場效應(yīng)管代替。當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電流很??；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電壓很小，所以發(fā)熱功率U×I就會很小。這就是開關(guān)電源效率高的原因。

升壓式DC/DC變換器原理：

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(shí)，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(shí)，雙穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位，即Q端為0。此時(shí)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(shí)對C進(jìn)行充電。當(dāng)負(fù)載電壓要跌落時(shí)，電容C放電，這時(shí)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(jì)要求：

在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，設(shè)計(jì)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(diǎn)，印刷線路板的效率、最大輸出電流、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(gè)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(jì)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(jì)，介紹一些通用的設(shè)計(jì)原則和地線連接方法。

圖1：基于基本設(shè)計(jì)原則的布線模式。圖2：升壓電路的PCB設(shè)計(jì)示例。圖3：降壓電路的PCB設(shè)計(jì)示例。

設(shè)計(jì)原則

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(jì)的四個(gè)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(gè)放置元器件；

4. 實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)在應(yīng)用時(shí)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(jì)中注意以上原則和要點(diǎn)，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(jì)銅線走線模式和元件放置時(shí)應(yīng)謹(jǐn)記以下兩點(diǎn)：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(jì)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。