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元器件选型与参数16 BUCK IC参数 工具 EMI EMC layout

时间:2024-12-01 14:33:25浏览次数:12  
标签:输出 layout 电压 BUCK 芯片 参数 Buck 转换器 电流

目录

一、IC数据手册

1. 输入电压范围(Input Voltage Range)

2. 输出电压(Output Voltage)

3. 输出电流(Output Current)

4. 开关频率(Switching Frequency)

5. 效率(Efficiency)

6. 电流模式控制与电压模式控制

7. 输出纹波(Output Ripple)

8. 软启动(Soft-Start)

9. 过载保护(Overload Protection)

10. 过热保护(Thermal Shutdown)

11. 占空比(Duty Cycle)

12. 封装类型(Package Type)

13. 反馈电阻网络(Feedback Network)

14. 输入输出电容(Input/Output Capacitors)

15. 开关管类型(MOSFET or BJT)

16. 各类测试图

二、Buck设计工具

1、电路设计

2、芯片选型

三、降低EMI的方法


外国:TI、MPS、ADI

中国:芯龙、南芯、圣邦威等

一、IC数据手册

        最重要的是VI、VO、IO、FSW、EN、VFB。

        Buck转换器芯片,作为一种常见的DC-DC降压电源转换器,其主要作用是将较高的输入电压转换为较低的输出电压。选择适合的Buck芯片时,需要关注多个关键参数,以下是一些重要的参数及其解释:

1. 输入电压范围(Input Voltage Range)

  • 定义:Buck转换器能够接受的输入电压的范围。
  • 重要性:确保输入电压在所选芯片的工作范围内,否则会导致芯片无法正常工作,甚至损坏。
  • 常见范围:如3V-60V,具体范围取决于不同的芯片设计。

2. 输出电压(Output Voltage)

  • 定义:Buck转换器输出的电压值。
  • 重要性:输出电压应符合应用的电压需求。很多Buck转换器的输出电压是可调的,可以通过外接电阻分压来设置,或者是固定的。
  • 常见输出电压:5V、12V、3.3V等,也有可调输出(如0.8V到15V)。

3. 输出电流(Output Current)

  • 定义:Buck转换器能够提供的最大输出电流。
  • 重要性:输出电流决定了转换器能支持的负载大小。选择时要确保输出电流能够满足负载的需求。
  • 常见输出电流:如1A、2A、5A、10A等,高功率应用中可能需要大功率Buck芯片。

4. 开关频率(Switching Frequency)

  • 定义:转换器内部开关的工作频率。
  • 重要性:开关频率影响到转换器的尺寸、效率和噪声。在较高频率下,转换器体积可以较小,但开关损耗会增加。选择合适的频率平衡效率和尺寸要求。
  • 常见频率:如100kHz、500kHz、1MHz、2MHz等。

5. 效率(Efficiency)

  • 定义:输入功率与输出功率的比值,表示电源的能量转化效率。
  • 重要性:效率越高,意味着转换过程中损耗越少,热量产生也越少,尤其对于高功率应用,效率是选择Buck芯片的重要标准。
  • 典型效率:90%以上,部分高效Buck转换器可达到95%以上的效率。

6. 电流模式控制与电压模式控制

  • 电流模式控制:该模式下,Buck转换器通过监测开关管的电流来进行控制,相比电压模式控制,它能够提供更快的响应时间,特别适合高频、快速变化负载的场合。
  • 电压模式控制:电压模式控制通过反馈环路控制输出电压,响应速度较慢,但设计简单、成本较低,适合负载较为稳定的应用。

7. 输出纹波(Output Ripple)

  • 定义:在DC输出电压上叠加的AC纹波(高频噪声)。
  • 重要性:纹波过大会影响到后续电路的稳定性或导致设备工作不正常。低纹波对于敏感设备(如模拟电路、射频电路等)非常重要。
  • 典型值:一般要求纹波在几十毫伏至几百毫伏之间。

8. 软启动(Soft-Start)

  • 定义:在开机时,通过控制输入电流的方式,使输出电压缓慢升高,从而防止在电源开启时产生大电流冲击。
  • 重要性:减少开机时电流的瞬时冲击,保护电路,特别是在负载较重时。
  • 特点:软启动可以减少元件的应力,避免由于电流过大而导致系统不稳定。

9. 过载保护(Overload Protection)

  • 定义:当输出电流超过预定值时,Buck芯片会进入保护模式,以防损坏。
  • 重要性:过载保护是保障电源安全的一项重要功能,特别是在负载电流可能波动较大的场合。
  • 常见方式:常见的保护方式包括电流限制、热关断(热保护)和过电压保护等。

10. 过热保护(Thermal Shutdown)

  • 定义:当芯片温度超过安全工作温度时,系统会自动关断输出。
  • 重要性:防止芯片因过热损坏,提高系统的可靠性。
  • 典型温度范围:通常在150°C左右。

11. 占空比(Duty Cycle)

  • 定义:开关周期中开关导通的时间占总周期的比例,通常以百分比表示。
  • 重要性:通过调节占空比,控制输出电压。占空比和输入、输出电压之间存在一定关系,通常输出电压输入电压和占空比的函数。

12. 封装类型(Package Type)

  • 定义:芯片的物理封装方式,如DIP、SMD、QFN、SOIC等。
  • 重要性:封装类型影响到芯片的散热、安装方式以及体积选择,通常对于高功率应用,需要选择合适的封装以提供更好的散热效果。

13. 反馈电阻网络(Feedback Network)

  • 定义:Buck转换器通过反馈回路来调节输出电压,外部的反馈电阻网络可以设置输出电压的具体值。
  • 重要性:准确的电压反馈和调节对于输出电压的稳定性至关重要。

14. 输入输出电容(Input/Output Capacitors)

  • 定义:Buck转换器输入和输出端通常需要外接电容来进行滤波和稳定电压。
  • 重要性:电容选择影响到输出电压的稳定性和纹波。合适的输入电容能够平滑输入电压波动,输出电容能够降低输出的纹波。

15. 开关管类型(MOSFET or BJT)

  • 定义:Buck转换器中采用的开关元件,可以是 MOSFETBJT
  • 重要性:MOSFET 通常效率较高,工作频率也更高,而 BJT 更适合低成本、低频率的应用。

16. 各类测试图

二、Buck设计工具

1、电路设计

        TI和MPS做的都还可以,官网每个电源界面地下都可以进行设计,例如图,一般12V转5V的电路,直接打开设计。

        可以看到基本上已经帮我们设计好了,而且都是常用的数值,例如3.24K用3.3K代替等。但是理论的计算我们还是要会的。

        甚至除了原理图外,还有PCB推荐布局。

2、芯片选型

        类似TI官网都会有选型,很好操作。

三、降低EMI的方法

        在PCB Layout阶段,减少高di/dt的回路面积从而降低辐射EMI,使用磁珠、电容滤波降低传导EMI。

芯片选型时注意如下:

  • 采用晶圆倒装工艺的BUCK芯片,如LMR34215;
  • Ci集成在芯片内部的;

实际布局布线注意如下:

  • Ci越靠近Vin和GND越好,输入一大一小,输出一大一小;
  • 与FB相连的两个电阻约靠近FB引脚越好,FB覆盖面积越小,走线细而短;
  • SW覆盖面积越小越好;
  • 小信号GND连接在一起(FB COMP SS),然后再与PGND单点连接,或过孔连接背面;
  • 电感采用一体式成型屏蔽电感;
  • 采用MLCC X7R、钽电容、固态电容、高频电解电容、电解电容;
  • 背面走线越少越好,最好全部敷铜GND
  • 电感引脚间距最好大点,非一体电感最好挖空GND,让敏感电路回路远离电感,例如Vout到FB,避开电感、二极管,且不能与电感平行;
  • 采用4-6层板;
  • 参考厂家提供。

标签:输出,layout,电压,BUCK,芯片,参数,Buck,转换器,电流
From: https://blog.csdn.net/qq_39376872/article/details/144166841

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