浅议低功耗、低噪声电源电路设计的经验与感想

关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制)，就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间，以保持输出电压不变，这就实现了稳压的目的。

在开关闭合期间，电感存储能量；在开关断开期间，电感释放能量，所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间，负责给电感L提供电流通路，所以二极管D叫做续流二极管。

在实际的开关电源中，开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时，电流很小;当开关闭合时，电压很小，所以发热功率U×I就会很小。这就是开关电源效率高的原因。升压式DC/DC变换器原理：

升压式DC/DC变换器主要用于输出电流较小的场合，只要采用1~2节电池便可获得3~12V工作电压，工作电流可达几十毫安至几百毫安，其转换效率可达70%-80%。

升压式DC/DC变换器的基本工作原理如图所示。

电路中的VT为开关管，当脉冲振荡器对双稳态电路置位(即Q端为1)时，VT导通，电感VT中流过电流并储存能量，直到电感电流在RS上的压降等于比较器设定的闽值电压时，双稳态电路复位，即Q端为0。此时VT截止，电感LT中储存的能量通过一极管VD1供给负载，同时对C进行充电。当负载电压要跌落时，电容C放电，这时输出端可获得高于输大端的稳定电压。输出的电压由分压器R1和R2分压后输入误差放大器，并与基准电压一起去控制脉冲宽度，由此而获得所需要的电压，即式中:VR——基准电压。

DC-DC电路PCB设计要求：

在设计印刷线路板时，设计工程师都会仔细思考铜线的走线方式和元器件的放置问题。如果没有充分考虑这两点，印刷线路板的效率、最大输出电流、输出纹波及其它特性都将会受到影响。产生这些影响的两个主要原因则是地线(GND、VSS)和电源线(+B、VCC、VDD)的连接，如果地线及电源线设计合理，电路将能正常地工作，获得较好的性能指标，否则会产生干扰、性能指标恶化等问题。本文就DC/DC转换器的设计，介绍一些通用的设计原则和地线连接方法。

图1：基于基本设计原则的布线模式；图2：升压电路的PCB设计示例。图3：降压电路的PCB设计示例

设计原则

印制线走线方式和元器件的放置常常会影响电路的性能。以下提出了接地线设计的四个原则：

1. 用平面布线方式(planar pattern)接地；

2. 用平面布线方式接电源线；

3. 按电路图中的信号电流走向依序逐个放置元器件；

4. 实验获得的数据在应用时不应做任何调整，即使受板的尺寸或其它因素影响也应原样复制数据。

在设计中注意以上原则和要点，可以减少电路噪声和信号干扰。除了以上的基本原则外，在设计铜线走线模式和元件放置时应谨记以下两点：布线之间会产生杂散电容;连线长度会产生阻抗。在设计中注意线间杂散电容和缩短布线长度有利于消除噪声，减少辐射的产生。

在上面的几个基本原则基础上，设计工程师应注意以下几点(参见图1)：

1. 根据电路原理图进行元件的布局，输入电流线和输出电流线应进行区别；

2. 合理放置元器件，保证它们之间的连线最短，以减少噪声；

3. 在电压变化很大和流过大电流的地方应小心设计以降低噪声；

4. 如果电路中采用了线圈和变压器，必须小心进行连接；

5. 电路设计时，将元器件放置在同一方向，便于回流焊接；

6. 元器件间或元器件焊盘和焊盘间必须保证0.5毫米以上的间隙，避免出现桥接。PCB设计示例

a. 升压转换器模式布线方式

在升压转换器中，输出电容(CL)的位置比其它元件更重要，参考图2。建议在PCB设计时注意以下两点：

1. 将输出电容尽可能与IC靠近，尽量减小电流回路。

2. 在PCB板的背面用平面布线方法进行地线连接，板背面的接地线应通过一个过孔与板正面的接地线相连。

b. 降压转换器布线方式

在降压电路设计中，肖特基二极管的位置很关键，见图3所示。在PCB设计中注意以下几点：

1. 肖特基二极管接地点设计将影响输出的稳定性；

2. 肖特基二极管阴极连接线的长度将影响输出的稳定性；

3. PCB背面用大面积铜箔作为地，通过过孔与正面地连接。