布局》系列专辑由三篇文章构成，首要环绕高开关频率处理稳压器，介绍了高频的长处、运用留意事项以及寄生电感对 PCB 布局的影响。本文《处理稳压器中高开关频率的 PCB 布局 (一) 》将经过介绍抱负电路和实践

  DC/DC 转换器的开关频率一般在 300~500KHz 之间，但逐步盛行开关频率为 1~2MHz 的产品，有些可到达 4MHz 或更高。高频 DC/DC 转换器能够减小输出电容和电感的尺度以节约电路板空间，这是小型便携类产品的基本功用，但它们却很难在较高的开关频率下到达更低的电压。

  这次咱们将运用ADILTspice 创立一个抱负电路并验证其作业。如下图 (图1) 所示，运用电路构建输入电压为 6(V)、输出电压为 12(V)、负载电流为 10(A) 的升压转换器。运用该抱负电路时，调查当开关频率为 2MHz 和 400KHz 时，核算并比较所用电感和输出电容的常数值改变起伏，之后能够查看当电路随核算常数移动时是否能够取得相同的特性。

  在核算电感值前需求先核算 Duty 比，可参阅运用下图 (图2) 所示公式。其间 Vo 为输出电压，VIN 为输入电压，VD 为二极管正向电压。

  接下来核算开关频率为 2MHz 的电感 (L1) 和开关频率为 400KHz 的电感 (L2)。核算公式如下图 (图3) 所示，其间 ΔIL 为负载电流的 40%。当开关频率为 2MHz 时，电感值约为 1/5，电感器的匝数削减。由此可见，高开关频率的长处是能够挑选电感外形较小的元件。

  随后运用下图 (图4) 所示公式，核算输出电容值，这儿的 ESR 指的是输出电容的 ESR，而输出电容由可接受的输出纹波值决议。

  这次咱们将模仿抱负状态下升压转换器的电路，将 ESR 为零的公式打开，可得出求输出电容公式，如下图 (图5) 所示：

  依据公式核算了开关频率为 2MHz(Cout1) 的输出电容和400KHz(Cout2) 的输出电容，Cout1=18μF，Cout2=92μF，因而开关频率越高，电容越小。接下来能够经过仿真来查看核算出的电感器和输出电容器是否能够取得所需的输出电压。

  接下来经过 LTspice 验证运用上图 (图1) 中抱负升压转换器电路中核算的电感和输出电容、在 2MHz 和 400KHz 的开关频率下是否可取得 12V 输出以及纹波电压是否相同。

  如下图 (图7) 所示为输出电压仿真，其间赤色 (Vout1) 为开关频率为 2MHz 的成果，在 12V 输出电压下纹波约为 149mV，蓝色 (Vout2) 为开关频率为 400KHz 的成果，在 11.95V 输出电压下纹波约为 145mV。从这些成果能够看出，所选的电感器和输出电容器没有问题，并且在具有高开关频率的稳压器的情况下，能够挑选邻近运用的电感器和电容器等小元件。

  可是需求查看如下图 (图8) 所示的各种电流波形，蓝色电感电流具有低压摆率的特色，易于运用输入电容进行滤波。能够看出流过赤色开关的电流和流过绿色输出电容的电流是具有快速压摆率的 PWM 电流波形，这种快速压摆率电流的 PCB 布局有必要是经过细心规划的。此次出于仿线KHz 运用相同的压摆率进行仿线MHz 的压摆率或许会比 2KHz 时更快。

  本文经过仿真试验，阐明当处理稳压器开关频率越高，稳压器中运用的相互作用器和电容器的尺度就越小。但是高开关频率也伴随着应战，例如开关损耗添加、高开关节点压摆率和高电流压摆率，也很难找到适宜的MOSFET。MOSFET 有必要具有足够低的导通电阻，以最大极限地下降导通损耗并完成快速开关。PCB 上元件的放置和布线应考虑 PCB 的寄生电感，灵敏节点不该答应噪声传达。

  鄙人一篇文章中，咱们将运用实在稳压器的仿真模型来查看 PCB 布局的寄生电感对快速压摆率电流波形的影响，并查看 PCB 布局规划的考虑要素。

  形式电源用于将一个电压转换为另一个电压。这种电源的功率一般很高，因而，在许多运用中，它替代了线性

  的沟通走线。有必要留意，某些接地走线也是沟通走线，相同需求坚持尽或许短。此外，关于这些沟通电流途径，主张不要运用任何过孔，由于过孔的电感也适当

  布线示例。咱们查看一下，图中的沟通走线是否是按肯定最短的途径布设。 衔接A是依照尽或许短的途径布设，由于C2的

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  会进步本底噪声，并发生不必要的电磁兼容性（EMC），将会搅扰小型信号的检测

  Complexibility易于规划规划杂乱波纹＆amp;噪声无纹波，低噪音，更好的噪音按捺中到

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  会进步本底噪声，并发生不必要的电磁兼容性（EMC），将会搅扰小型信号的检测。走运的是，咱们现在供给了集成电感

  数字接地层和模仿接地层；但是，涉及到功率地（PGND）时，他们的经历往往会失效。规划师一般会直接仿制所选

  的AGND和PGND接地问题 /

  时也很有用。本文评论了接地计划、元件放置、削减噪声搅扰以及下降杂散电容和电感的重要性。

  技能 /

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