用于機(jī)頂盒與液晶電視的簡(jiǎn)易開關(guān)電源設(shè)計(jì)(2)

　　開關(guān)電源其它元件的選擇

　　由于SC2618不需要反饋補(bǔ)償電路，故不需要設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。整個(gè)電源所需要設(shè)計(jì)的參數(shù)只包括輸出電感、輸出電容、反饋分壓電阻、輸入電容、場(chǎng)效應(yīng)管。

　　輸出電感L的選擇基于輸出DC和瞬態(tài)的要求。大的電感值可減小輸出紋波電流和紋波電壓，但是在負(fù)載瞬變過(guò)程中改變電感電流的時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)。小的電感值可得到低的直流損耗，但是交流磁芯損耗和交流繞線電阻損耗會(huì)變大。折衷的方法是選擇電感紋波電流峰峰值Ip-p在輸出負(fù)載電流額定值的20％到30％之間。

　　以圖1的線路為例，Vin=12V，Vout=1.8V，Iout=3.5A，fosc=150KHz，計(jì)算出來(lái)的電感值是14.5μH．可選用市場(chǎng)上很容易采購(gòu)到的15μH／5A表面貼電感。

　　輸出電容Cout

　　輸出電容應(yīng)按照輸出電壓紋波和負(fù)載動(dòng)態(tài)變化要求來(lái)選擇。輸出電感產(chǎn)生的紋波電流會(huì)在輸出電容串聯(lián)等效電阻(ESR)上產(chǎn)生輸出電壓紋波(VRIPPLE)。為了滿足輸出電壓紋波要求，輸出電容寄生串聯(lián)電阻(ESR)必須滿足下式：

　　以圖1為例,Vin=12V,Vout=1.8V,fosc=150KHz，L=15μH，VRIPPLE=60mV，那么計(jì)算出輸出電容串聯(lián)等效電阻(ESR)會(huì)在輸出負(fù)載電流變化時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電壓變化值(VT)。為了滿足輸出電壓電壓變化值要求，輸出電容串聯(lián)等效電阻(ESR)必須同時(shí)滿足下式：

　　以圖1為例，如果輸出電壓動(dòng)態(tài)變化值是輸出電壓值的10％(VT=10％×1.8V=180mV)，如果負(fù)載電流變化值是lA，所需要的輸出電容的ESR是180mΩ。為了同時(shí)滿足輸出電壓紋波和動(dòng)態(tài)變化，應(yīng)該選擇最小ESR的電容。所以，在本例中選用90mΩ，1000μF/16V電解電容。

　　反饋分壓電阻R6與R8

　　高端的反饋分壓電阻Rtop(R6)可在5KΩ~15KΩ之間選擇。低端的電阻值Rbot(R8)。最終經(jīng)實(shí)驗(yàn)調(diào)整為22.1KΩ。一般來(lái)講Rtop和Rbot應(yīng)選用1％精密電阻。 輸入電容C1(Cin) 我們選擇1000μF，90mΩ電解電容。

　　PCB排版

　　同步降壓開關(guān)電源PCB排版(即線路板制作)是非常重要,它是關(guān)系到設(shè)計(jì)好的電源能否在系統(tǒng)上正常工作的關(guān)鍵。

　　正確的開關(guān)電源PCB排版需要設(shè)計(jì)人員對(duì)開關(guān)電源工作原理有一定的了解,特別是設(shè)計(jì)人員需要知道高頻交流電流的走線,并且能夠區(qū)分低信號(hào)控制電路部分和大功率元器件走線部分。

　　以圖1為例,將分成控制電路部分和功率電路部分兩部分；一般來(lái)講，電源的功率電路部分包括輸入電容(Cin)、輸出電容(COUT)、輸出電感(L)、場(chǎng)效應(yīng)管(Ql／Q2)之間的連線用粗線走線(見圖3所示)；而控制電路部分包括PWM芯片，旁路電容，自舉電路，反饋電阻之間的連線用細(xì)線走線。

圖3　為圖2中功率電路部份的電流和電壓波形

　　圖3顯示功率電路部分的電流和電壓波形圖?？梢钥吹礁哳l率交流電流會(huì)周旋在由場(chǎng)效應(yīng)管和輸入電容所組成的回路中。所以此回路中元器件之間的PCB走線要短而且要寬。此回路截面積要越小越好。小回路面積將大大地減小EMI噪聲并產(chǎn)生一個(gè)比較安靜的功率地。安靜的功率地會(huì)使場(chǎng)效應(yīng)管的柵極驅(qū)動(dòng)電壓波形非常干凈。CIN可用大容量電解電容和小容量瓷片電容并聯(lián)，并要靠近場(chǎng)效應(yīng)管。如果高頻交流電流的回路面積很大，就會(huì)在回路的內(nèi)部和外部產(chǎn)生很大的電磁千擾(EMl)。如果同樣的高頻交流電流的回路面積設(shè)計(jì)得非常小，回路內(nèi)部和外部的電磁場(chǎng)互相抵銷，整個(gè)電路會(huì)變得非常安靜。

　　高端場(chǎng)效應(yīng)管(Q2)的源極，低端場(chǎng)效應(yīng)管(Q1)的漏極和輸出電感(L)之間的連接點(diǎn)應(yīng)該是一整塊銅片焊盤。由于這連接點(diǎn)上的電壓是高頻和交流，Q1和Q2和L要靠得非常近。雖然輸出電感和輸出電容之間的走線沒有高頻交流電流,但寬的走線可以降低直流阻抗的損耗提高電源的效率。
控制線路應(yīng)放置在功率電路的邊上.控制電路絕對(duì)不能放在高頻交流回路的中間。旁路電容要盡量靠近芯片的Vcc和地。芯片的場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)輸出不要離開場(chǎng)效應(yīng)管太遠(yuǎn)。反饋分壓電阻最好也放置在芯片附近。

　　結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)低價(jià)簡(jiǎn)易PWM控制芯片SC2618在開關(guān)電源上的應(yīng)用與PCB板排版的分折,可以看到當(dāng)今新一代消費(fèi)類電子產(chǎn)品電源開發(fā)與應(yīng)用可以大為簡(jiǎn)化,非但省力省物力而且大大提高了系統(tǒng)的可靠性,此類直流開關(guān)電源具有較高的性價(jià)比。