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直流电源布局与开关回路的识别

在成功的直流电源设计中,直流电源布局是其中最重要的一个环节。但是,在如何做到这一点方面,每个人都有自己的观点和理由。事实是,很多不同的解决方案都是殊途同归;如果设计不是真的一团糟,多数直流电源都是可以正常工作的。

当然,这其中也有一些通用性规则,例如:

不要在快速切换信号中运行敏感信号。换言之,不要在开关节点下运行反馈跟踪。

确保功率载荷跟踪和接地层大小足以支持当前的直流电源电流。


尽量保持至少一个连续的接地层。

使用足够的通孔(通常以每个通孔1A开始),将接地层相连。

除了这些基本的布局规则,我通常首先会识别开关直流电源回路,然后确定哪些直流电源回路具有高频开关直流电源电流。图1所示为针对降压直流电源(原理图和布局)的简化功率级的一个示例。

直流电源原理图和布局图

降压直流电源中存在两种状态(假定连续传导模式):控制开关(Q1)接通时和控制开关断开时。当控制开关接通时,直流电源电流从输入流至电感器。当控制开关断开时,直流电源电流继续在电感器流动并流经二极管(D1)。直流电源电流连续输出。

但是存在输入脉冲直流电源电流,这是您在布局中需要关注的部分。在图1中,此直流电源回路被标记为“高频直流电源回路”,并以蓝色显示。您布局的首要目标是将Q1、D1和输入电容与最短、最低电感直流电源回路连接。该直流电源回路越小,开关产生的噪声便越低。如果忽略这一点,直流电源将不能有效工作。

识别开关直流电源回路的规程适用于所有的直流电源拓扑结构。规程的各个步骤分别是:

在接通状态确定直流电源电流通路。

在断开状态确定直流电源电流通路。

找到连续直流电源电流的位置。

找到断续直流电源电流的位置。

尽量减少断续直流电源电流环路。

此列表中列出了给定功率级配置的关键直流电源回路:

降压——输入电容直流电源回路。

升压——输出电容直流电源回路。

反相降压 - 升压——输入和输出电容直流电源回路。

反激——输入和输出电容直流电源回路。

Fly-Buck?——输入电容直流电源回路。

SEPIC——输出电容直流电源回路。

Zeta——输入电容直流电源回路。

正激、半桥、全桥——输入电容循环。

直流电源布局正如一种艺术形式一般,每个人都有自己的方式,而且很多时候也会起效。需要确保的一点是,在您确定功率级的零件位置时,首先确定高频开关直流电源回路;这样您便可为自己节约时间、免除烦恼。

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