DC-DC威廉希尔官方网站 设计技巧及器件选型原则满满干货建议收藏哦

一、概念及特点

1）概念：

DC-DC指直流转直流电源（Direct Current）。是一种在直流威廉希尔官方网站 中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。如通过一个转换器能将一个直流电压（5.0V）转换成其他的直流电压（1.5V或12.0V），我们称这个转换器为DC-DC转换器，或称之为开关电源或开关调整器。 DC-DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容器构成。在讨论DC-DC转换器的性能时，如果单针对控制芯片，是不能判断其优劣的。其外围威廉希尔官方网站 的元器件特性和基板的布线方式等，能改变电源威廉希尔官方网站 的性能，因此，应进行综合判断。

DC-DC转换器的使用有利于简化电源威廉希尔官方网站 设计，缩短研制周期，实现最佳指标等，被广泛用于电力电子、军工、科研、工控设备、通讯设备、仪器仪表、交换设备、接入设备、移动通讯、路由器等通信领域和工业控制、汽车电子、航空航天等领域。具有可靠性高、系统升级容易等特点，电源模块的应用越来越广泛。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中，在威廉希尔官方网站 类型分类上属于斩波威廉希尔官方网站 。

2）特点： 其主要特点是效率高：与线性稳压器的LDO相比较，效率高是DCDC的显著优势。通常效率在70%以上，重载下高的可达到95%以上，其次是适应电压范围宽。

A：调制方式 1： PFM（脉冲频率调制方式） 开关脉冲宽度一定，通过改变脉冲输出的频率，使输出电压达到稳定。PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。 2： PWM（脉冲宽度调制方式） 开关脉冲的频率一定，通过改变脉冲输出宽度，使输出电压达到稳定。PWM控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。

B：通常情况下，采用PFM和PWM这两种不同调制方式的DC-DC转换器的性能不同点如下。 PWM的频率，PFM的占空比的选择方法。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。

二、架构分类

1）常见的三种原理架构： A、 Buck（降压型DC/DC转换器）

图1 B、Boost（升压型DC/DC转换器）

图2 C、Buck-Boost（升降压型DC/DC转换器）

图3 2）Buck威廉希尔官方网站 工作原理详解

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

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：

三、设计技巧及主要技术参数选用要求

DC-DC威廉希尔官方网站 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）输入/输出电压（Input &Output Voltage）：Vin/Vout 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（Output Current）：Iout 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威廉希尔官方网站 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（Output ripple）：Vpk-pk 纹波是衡量威廉希尔官方网站 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（Efficiency）： 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 （Transient response）： 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。

6）开关频率（Switching Frequency） ：fsw 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（Feedback Voltage &output accuracy） ：Vref 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（line/load regulation）： 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%。

9）EN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：

3）BST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：

5）VCC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。

4）BST的电容走线尽量短，不要太细。

5）芯片散热要按设计要求，尽量在底下增加过孔散热。

编辑：jq