降压型转换器工作时的电流路径

在进行DC/DC转换器的PCB板布局时,要想了解应该考虑的事项和为什么这样做,需要先了解降压型转换器工作时的电流路径。
开关稳压器虽然是模拟电路,但线形工作为中心的电路不同,进行电流和电压开关(即ON/OFF)。PCB板布局是考虑在哪个节点、哪条线被施加什么性质的电压,流过什么样的电流,来设计最佳路径的工作。

本次介绍其出发点–“降压型转换器工作时的电流路径”。此外,本章还将就以下项目进行说明。

降压型转换器工作时的电流路径

右侧电路图是称为“二极管整流”或“异步整流”的降压型DC/DC转换器IC及其外置电路。连接于BOOT引脚的电容器是用来驱动内置Nch-MOSOFET的自举用器件。另外,连接于COMP引脚的电阻和电容器是相位补偿用器件。有些IC不存在这些引脚。其他引脚和元器件不言而喻是基本的引脚和必要的外置元器件。

Figure 1-a 的红色线表示开关Q1导通时流过的主要电流和路径以及方向。CBYPASS为高频用的去耦电容器,CIN为大容量电容器。

开关Q1导通的瞬间,流过急剧的电流,其大半来自CBYPASS ,其次来自CIN。缓和变化的电流由输入电源供给。

Figure 1-b 的红色线表示开关Q1关断时的电流路径。二极管D1导通,电感L蓄积的能量被释放至输出端。

降压型转换器的输出端电感串联插入,因此输出电容器的电流虽然上下变动,但比较平滑。

Figure 1-c 的红色线表示Figure 1-a和1-b的差分。开关Q1从关断向导通、从导通向关断切换时,红色线部分的电流都会急剧变化。该系统变化急剧,因此出现含有较多高次谐波的电流波形。

该差分系统在PCB布局时是重要之处,需要给予最大限度的重视。

开关元件Q1ON时的电流路径

Figure 1-a. 开关元件Q1ON时的电流路径

开关元件Q1OFF时的电流路径

Figure 1-b. 开关元件Q1OFF时的电流路径

电流差分、布局上的重要位置

Figure 1-c. 电流差分、布局上的重要位置

概略地说,同步整流式和开关晶体管外置式的电流流动路径相同。后续的内容将以本电流流动路径为前提进行介绍,所以请充分理解本电流路径。

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