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(chǎng)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(duì)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(chǔ)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(chǔ)存的能量通過一極管VD1供給負(fù)載，同時(shí)對(duì)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(huì)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、*大輸出電流、輸出紋波及其它特性都將會(huì)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(huì)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 升壓式DC/DC變換器原理

印制線走線方式和元器件的放置常常會(huì)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(hào)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(hào)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(huì)產(chǎn)生雜散電容；連線長(zhǎng)度會(huì)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(zhǎng)度有利于消除噪聲，減少輻射的產(chǎn)生。

在上面的幾個(gè)基本原則基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)工程師應(yīng)注意以下幾點(diǎn)(參見圖1)：升壓式DC/DC變換器原理

1. 根據(jù)電路原理圖進(jìn)行元件的布局，輸入電流線和輸出電流線應(yīng)進(jìn)行區(qū)別；

2. 合理放置元器件，保證它們之間的連線*短，以減少噪聲；

3. 在電壓變化很大和流過大電流的地方應(yīng)小心設(shè)計(jì)以降低噪聲；

4. 如果電路中采用了線圈和變壓器，必須小心進(jìn)行連接；

5. 電路設(shè)計(jì)時(shí)，將元器件放置在同一方向，便于回流焊接；

6. 元器件間或元器件焊盤和焊盤間必須保證0.5毫米以上的間隙，避免出現(xiàn)橋接。

PCB設(shè)計(jì)示例

a. 升壓轉(zhuǎn)換器模式布線方式

在升壓轉(zhuǎn)換器中，輸出電容(CL)的位置比其它元件更重要，參考圖2。建議在PCB設(shè)計(jì)時(shí)注意以下兩點(diǎn)：

1. 將輸出電容盡可能與IC靠近，盡量減小電流回路。

2. 在PCB板的背面用平面布線方法進(jìn)行地線連接，板背面的接地線應(yīng)通過一個(gè)過孔與板正面的接地線相連。