DC / DC轉(zhuǎn)換器怎樣為PCB布局（1）

任何DC/DC電源轉(zhuǎn)換器的精心系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是精心規(guī)劃和精心執(zhí)行的印刷電路板（PCB）布局。優(yōu)化的布局可帶來(lái)更好的性能，更低的成本和更快的上市時(shí)間。此外，由于更高的可靠性（更低的元件溫度），更容易符合法規(guī)要求（更低的傳導(dǎo)和輻射）以及更高的空間利用率（減少解決方案體積和占地面積），它可以為終端設(shè)備用戶構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

這個(gè)由三部分組成的系列文章的主要目的是仔細(xì)研究PCB布局設(shè)計(jì)，因?yàn)樗浪砹斯β兽D(zhuǎn)換器之謎的關(guān)鍵部分。這些文章還提供了與PCB設(shè)計(jì)相關(guān)的因素的明確指導(dǎo)，以實(shí)現(xiàn)低噪聲轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)。使用四開(kāi)關(guān)同步降壓 - 升壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器作為案例研究，使用逐步過(guò)程突出顯示快速開(kāi)關(guān)，高電流應(yīng)用的PCB布局考慮因素。這里的真正目的是實(shí)用的。 PCB布局是電源工程師最棘手和最具威脅性的話題之一，可以決定實(shí)際的設(shè)計(jì)。

四開(kāi)關(guān)降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器評(píng)測(cè)

讓我們暫時(shí)介紹一下四開(kāi)關(guān)（非反相）同步降壓 - 升壓拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該電路是研究DC/DC轉(zhuǎn)換器PCB布局的極好例子。它有許多應(yīng)用，包括工業(yè)計(jì)算，LED照明，RF功率放大和USB供電 [1] 。這種特殊降壓 - 升壓實(shí)現(xiàn)的最引人注目的特性是根據(jù)需要采用降壓，升壓和降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換模式，以在寬輸入和輸出電壓范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率。

一種常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景是從汽車電池電源獲得嚴(yán)格調(diào)節(jié)的12V電壓軌。即使電池的直流電壓在9V至16V之間變化，也會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)/停止，冷啟動(dòng)或負(fù)載突降 [2] 的瞬變。此類事件期間的電壓可以低至3V或尖峰至42V，有時(shí)甚至更高。為了滿足這些要求，圖1中的原理圖說(shuō)明了功率級(jí)和控制器的組件，包括集成柵極驅(qū)動(dòng)器，偏置電源電流檢測(cè)，輸出電壓反饋，環(huán)路補(bǔ)償，可編程欠壓鎖定（UVLO），低噪聲特征的抖動(dòng)和抖動(dòng)選項(xiàng)。

圖1：4開(kāi)關(guān)同步降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換器原理圖。

圖1中的四個(gè)功率MOSFET以H橋配置的降壓和升壓支路排列，開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)SW1和SW2通過(guò)電感→<子>?F 的。當(dāng)輸入電壓分別恰好高于或低于輸出電壓時(shí)，發(fā)生傳統(tǒng)的同步降壓或升壓操作。同時(shí)，相反的非開(kāi)關(guān)支路的高側(cè)MOSFET導(dǎo)通作為通過(guò)器件。更重要的是，當(dāng)輸入電壓接近輸出電壓時(shí)，正在切換的降壓或升壓支路達(dá)到預(yù)期閾值。這觸發(fā)了轉(zhuǎn)換到降壓 - 升壓轉(zhuǎn)換模式，在這種情況下，降壓和升壓模式的混合交錯(cuò)，如聚合降壓 - 升壓效應(yīng) [3] 所需。