掌握这些技能可以让你轻松操作DC-DC赛道

1个概念

DC-DC指的是直流电。它是在DC电路中将一个电压值的电能转换成另一个电压值的电能的装置。例如，一个DC电压(5.0V)可以通过转换器转换成其他DC电压(1.5V或12.0V)，我们称之为DC-DC转换器，或开关电源或开关调节器。

DC-DC变换器一般由控制芯片、电感、二极管、三极管和电容组成。在讨论DC-DC变换器的性能时，如果只关注控制芯片，是无法判断其优劣的。其外围电路的元器件特性和基板的布线方式会改变电源电路的性能，因此要综合判断。

使用DC-DC变换器可以简化电源电路的设计，缩短开发周期，达到最佳指标等。广泛应用于电力电子、军工、科研、工控设备、通信设备、仪器仪表、开关设备、接入设备、移动通信、汽车电子、航空航天等领域。电源模块具有可靠性高、易于系统升级的特点，应用广泛。此外，DC-DC转换器还广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品。属于电路类型分类中的斩波电路。

2个特征

其主要特点是效率高。与线性调节器的LDO相比，高效率是DCDC的显著优势。一般效率在70%以上，高效率可达95%以上。其次，自适应电压范围广。

答：调制方式

1: PFM(脉冲频率调制模式)

开关脉冲宽度恒定，通过改变脉冲输出的频率可以稳定输出电压。PFM控制型即使长时间使用也具有低功耗的优点，尤其是在小负载下。

2:脉宽调制

开关脉冲频率恒定，通过改变脉冲输出宽度可以稳定输出电压。脉宽调制控制型具有高效率和良好的输出电压纹波和噪声。

b:一般来说，DC-DC变换器与PFM变换器和PWM变换器的性能差异如下。

脉宽调制频率和PFM占空比的选择方法。脉宽调制/PFM转换类型在小负载下实现PFM控制，在大负载下自动切换到脉宽调制控制。

两个。模式分类

一个

三种常见的原理架构

图1

B.升压(升压DC/DC转换器)

图2

C.降压升压(升压/降压DC/DC转换器)

图3

2详细说明2降压电路的工作原理

图4

伏秒平衡原理：对于处于稳定状态的电感，电感两端的正伏秒积等于负伏秒积，即在一个开关周期内，电感两端的伏秒积必须平衡。

图5

当开关导通时，输入电压Vin施加到LC滤波器的输入端，电感上的电流以固定的斜率线性上升。下图

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图6

当开关关断时：由于电感上的电流不能突变，电感中存储的能量向负载释放，电感电流通过二极管续流 ，在这个阶段，电流波形是一条斜率为负的斜线。如下图

图7

三。设计技巧及主要技术参数选用要求

DC-DC电路设计至少要考虑以下条件：

A.外部输入电源电压的范围，输出电流的大小。

B. DC-DC输出的电压，电流，系统的功率最大值。

1

输人/输出电压

要按照器件的推荐工作电压范围选用，并且要考虑实际电压的波动范围，确保不能超出器件规格。

2输出电流

器件持续的输出电流能力是一个重要的参数，选用时要参考此参数，并要保留一定的余量。

此参数的选取还要评估电路的瞬间峰值电流和发热的情况，综合来确定，并满足降额要求。

3纹波

纹波是衡量电路的输出电压波动的重要参数。要关注轻载和重载纹波，一般轻载纹波要大。注意核电等场合下轻载纹波是否会超出要求。实际测试下各种场景负载下的情况。通常选用示波器20M带宽来测试。

4效率

要同时关注轻载和重载两种情况。轻载会影响待机功率，重载影响温升。通常看12V输入，5V输出下10mA的效率，一般要80%以上。

5瞬态响应

瞬态响应特性反应负载剧烈变化时系统是否能及时调整以保证输出电压的稳定。要求输出电压波动越小越好，一般按峰峰值10%以下要求。

实际要注意按推荐值选用反馈电容。常见取值在22p到120pF。

图9

6开关频率

常用的开关频率多数在500kHz以上。较高的开关频率1.2M到2M的也有，由于频率高开关损耗增加IC散热设计要好，故主要集中在5V低压输入小电流的产品。开关频率关系到电感电容的选用，其它如EMC，轻载下噪音等问题也与之有关。

7

反馈参考电压及精度

反馈电压要与内部的参考电压相比较，配合外部的反馈分压电阻，输出不同电压。不同产品的参考电压会有不同，如0.6~0.8V，替换时注意调整反馈电阻。

反馈电阻要选用1%精度，只要根据厂家推荐来选，一般不要选的过大，以免影响稳定性。

参考电压精度影响输出准确度，常见精度在2%以下，如1%~1.5%，精度高的产品成本会有差别。根据需要选择。

8线性稳定度和负载稳定度

线性稳定度反应输入电压变化输出电压稳定性。负载稳定度反应输出负载变化输出电压稳定性。一般要求1%，最大不要超3%。

9EN电平

EN高低电平要满足器件规格要求，有些IC不能超出特定电压范围；电阻分压时注意满足及时关断，并且考虑电压波动最大范围内要满足。

由于时序控制的需要，该引脚会增加电容，为了电平调节和关断放电，同时要有对地电阻。

10保护性能

要有过流保护OCP，过热保护OTP等，并且保护后条件消失能自恢复。

11其它

要求有软启动；热阻和封装；使用温度范围要能覆盖高低温等。

四。器件选型一般原则

普遍性

高性价比

易采购生命周期长

兼容和可替代

资源节约

降额

易生产和归一化

五。外围器件选择的要求

1输入电容

要满足耐压和输入纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍以上输 入电压。注意瓷片电容的实际容量会随直流电压的偏置影响而减少。

2输出电容

要满足耐压和输出纹波的要求。一般耐压要求1.5~2倍

纹波和电容的关系：

3BST电容

按照规格书推荐值。一般0.1uF-1uF。耐压一般要高于输入电压。

4电感

不同输出电压的要求感量不同；注意温升和饱和电流要满足余量要求，一般最大电流的1.2倍以上（或者电感的饱和电流必须大于最大输出电流＋0.5*电感纹波电流）。通常选择合适的电感值L，使ΔIL占输出电流的30% to 50%。计算公式：

5VCC电容

按规格书 要求取值，不能减小，也不要太大，注意耐压。

6反馈电容

按规格书 要求取值，不同厂家芯片取值不同，输出电压不同也会有不同的要求。

7反馈电阻和EN分压电阻

要求按规格书取值，精度1%。

六.PCB设计要求

1.输入电容就近放在芯片的输入Vin和功率的PGND，减少寄生电感的存在，因为输入电流不连续，寄生电感引起的噪声对芯片的耐压以及逻辑单元造成不良影响 。电容地端增加过孔，减少阻抗。

2.功率回路尽可能的短粗，保持较小的环路面积，较少噪声辐射。SW是噪声源，保证电流的同时保持尽量小的面积，远离敏感的易受干扰的位置。如，电感靠近SW引脚，远离反馈线。输出电容靠近电感，地端增加地过孔。

3. VCC电容应就近放置在芯片的VCC管脚和芯片的信号地之间，尽量在一层，不要有过孔。

4.FB是芯片最敏感，最容易受干扰的部分，是引起系统不稳定的最常见原因 。

1）FB电阻连接到FB管脚竟可能短，靠近IC放置，减少噪声的耦合；FB下分压电阻通常接信号地AGND；

2）远离噪声源，SW点，电感，二极管（非同步buck）；FB走线包地；

3）大电流负载的FB在负载远端取，反馈电容走线要就近取。

5.BST的电容走线尽量短，不要太细。

6.芯片散热要按设计要求，尽量在底下增加过孔散热。

编辑：jq