你会进行电源设计吗?经验之人的经验之谈
定的寄生电感,那么在大电流的路径上尽量减少过孔的使用,当然也不能教条。如果由于不用过孔导致的绕线距离过长,那就得不偿失了。基本原则就是看哪种方式的影响更校一个有用的经验值就是50mil板厚内径为10mil的过孔寄生电感大约为1nH。另外一个建议就是如果一定要使用过孔,多个过孔并联优于单个过孔。这个很容易理解,多个过孔并联,相当于降低了寄生电感感值。
下面再来看看DC-DC开关频率。DC-DC电源的开关频率越高,所需要的电感体积和感值就越小。但并不是说DC-DC的开关频率越高越好。因为过高的开关频率,同样会引入开关噪声,如果系统的敏感频率恰好在这个范围,那么开关频率和它的谐波就会对系统产生影响。另外开关频率过高,开关损耗也会增加,效率降低。这里我们要弄清楚的是开关频率和开关转换速度的区别。做个简单的类比,开关频率就像我们信号的频率,开关转换速度就像是信号的上升沿。开关转换速度越快,就相当于信号的上升沿越陡,其中包含的频率分量越丰富,引入系统的噪声越大。一般来说,开关转换速度对系统的影响要比开关频率还要大,更应该引起我们的注意。
下面简单说说电容的选择。在没有尺寸和成本限制的情况下多放几颗/几种电容,对供电系统来说不是什么坏事。但是更多的设计里面都不会这么自由,很多消费电子的设计,对每一颗电容的成本都会斤斤计较。这些时候我们就需要通过计算,仿真等手段来确定系统所需电容的容值和数量。要想得到准确的结果,我们需要清楚系统的工作频率,电压波动容忍度,电流瞬态变化量等等,也就是说我们要对自己的系统有很深入的理解。对于一些简单的系统,如果对电流的需求不是很高,免去复杂的计算,可以在设计的时候按照几个数量级放置几种不同的电容,一般情况下是能够正常工作的。
最后再说一下电感。电感的选择在电源芯片的Datasheet里都会有详细的介绍,根据开关频率的不同选择的感值和封装都会有所区别。提一个容易被忽视的地方。一般的概念里电感是没有方向的,电感的两端是一样的。实际上并不是这样。一般的电感会有一个磁芯,电线缠绕在磁芯周围。那么电线总有一个起始端一个结束端。起始端的电线缠绕在磁芯的内侧,结束端的电线缠绕在磁芯的外侧。那么把电感的起始端连接在DC-DC的开关节点一端,结束端连接在DC-DC的输出电压一端,这样输出电压在物理上可以对开关节点电压有一定的屏蔽作用,降低电源系统的EMI。一般电感的起始端会有一个白点作为标注,可以注意一下。
就电源设计来说,充分考虑以上提到的几个方面,优化器件的布局,让大电流走线和开关走线尽量短,选择合适的器件,就能有效的减小电源出错的可能性。
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