最近有粉絲在看過太陽能充電寶項目后,根據小編分享的原理圖,自己設計了PCB,并進行了打樣焊接,經過調試后發現效果并不是很好,在分析了粉絲的PCB后,認為是他對BUCK降壓原理理解不夠透徹,PCB布局中出現了嚴重的問題。
所以這篇文章再次來回顧下BUCK降壓原理,同時文章中會給出BUCK開關電源PCB布局實例截圖與PCB文件分享,歡迎大家討論學習。
BUCK拓撲原理圖
BUCK開關電源拓撲共有兩種電路狀態,當MOS管導通時,二極管截止,此時電流的流向如下圖所示。 二極管中無電流流過,可想象此時電路中不存在此二極管。
當MOS管關斷時,由于電感中電流不能突變,所以此時二極管提供了一個續流回路,起到續流的作用,此時電路狀態如下圖所示,二極管起到續流作用。
在開關電源正常工作過程中,上述兩種電路狀態在不斷進行高速切換,比如TI的TPS54060A芯片具有100KHz的開關頻率,這就意味著上圖中兩種電路狀態以每秒100KHz的頻率進行切換著。 這就要求了在PCB布局時應該使得續流回路最短,以滿足高速的電流回路切換。
IC數據手冊參考布局
在不少芯片手冊中會給出參考PCB布局,如下兩張圖為TI兩款芯片手冊推薦PCB布局圖,圖中使用紅線指出了續流回路。 大家在以后設計中可參考手冊進行設計。
實戰君的電源艱辛摸索路
想想大學期間做好的機器人控制器在多次上電瞬間電源炸掉的場景,標題中的電源艱辛摸索路,一點都不過分。
下面我將會給出我在大學期間第一次使用開關電源芯片MP2482DN設計PCB時的電源布局和現在我在使用MP2482DN芯片時的布局。
大二做機器人比賽時某塊MP2482DN電源PCB板截圖:
在當時我是對BUCK原理是一點都不了解的,所以就出現了如上圖所示PCB布局(去除了GND覆銅),從電器連接性來看是完全沒有問題的。 但是PCB布局中續流二極管,電感,輸出電容在布局時呈一字型排開,完全沒有考慮續流回路。 由于當時電源負載較輕,沒有出現較大問。 多年后想起來比賽時的場景,在想想在機器人上的電源布局還是有點后怕的。
現在的MP2482DN電源PCB板截圖:
這里的兩塊PCB電源芯片使用的為同一型號。 其中續流二極管,電感,輸出電容布局與上一張截圖完全不同,充分考慮了BUCK原理,在續流回路上做到了最短。
看到這里,你應該對開關電源的PCB布局有了新的認識了吧! 希望這篇文章能夠幫到熱愛硬件的你。
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