淺議低功耗、低噪聲電源電路設(shè)計的經(jīng)驗(yàn)與感想

三極管：作為外接的三極管，與雙極晶體管相比，因FET的開關(guān)速度比較快，所以開關(guān)損耗會較小，效率會更高一些。

DC-DC基本原理：

DC-DC電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)。但是由于電路工作在開關(guān)狀態(tài)，所以噪聲比較大。 通過下圖，我們來簡單的說說降壓型開關(guān)電源的工作原理。如圖所示，電路由開關(guān)K(實(shí)際電路中為三極管或者場效應(yīng)管)，續(xù)流二極管D，儲能電感L，濾波電容 C等構(gòu)成。當(dāng)開關(guān)閉合時，電源通過開關(guān)K、電感L給負(fù)載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感，在開關(guān)接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達(dá)到電源電壓值。一定時間后，開關(guān)斷開，由于電感L的自感作用(可以比較形象的認(rèn)為電感中的電流有慣性作用)，將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續(xù)流。這電流流過負(fù)載，從地線返回，流到續(xù)流二極管D的正極，經(jīng)過二極管D，返回電感L的左端，從而形成了一個回路。通過控制開關(guān)閉合跟斷開的時間(即PWM——脈沖寬度調(diào)制)，就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關(guān)的時間，以保持輸出電壓不變，這就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。

在開關(guān)閉合期間，電感存儲能量；在開關(guān)斷開期間，電感釋放能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開關(guān)斷開期間，負(fù)責(zé)給電感L提供電流通路，所以二極管D叫做續(xù)流二極管。

在實(shí)際的開關(guān)電源中，開關(guān)K由三極管或場效應(yīng)管代替。當(dāng)開關(guān)斷開時，電流很小;當(dāng)開關(guān)閉合時，電壓很小，所以發(fā)熱功率U×I就會很小。這就是開關(guān)電源效率高的原因。升壓式DC/DC變換器原理：

升壓式DC/DC變換器主要用于輸出電流較小的場合，只要采用1~2節(jié)電池便可獲得3~12V工作電壓，工作電流可達(dá)幾十毫安至幾百毫安，其轉(zhuǎn)換效率可達(dá)70%-80%。

升壓式DC/DC變換器的基本工作原理如圖所示。

電路中的VT為開關(guān)管，當(dāng)脈沖振蕩器對雙穩(wěn)態(tài)電路置位(即Q端為1)時，VT導(dǎo)通，電感VT中流過電流并儲存能量，直到電感電流在RS上的壓降等于比較器設(shè)定的閩值電壓時，雙穩(wěn)態(tài)電路復(fù)位，即Q端為0。此時VT截止，電感LT中儲存的能量通過一極管VD1供給負(fù)載，同時對C進(jìn)行充電。當(dāng)負(fù)載電壓要跌落時，電容C放電，這時輸出端可獲得高于輸大端的穩(wěn)定電壓。輸出的電壓由分壓器R1和R2分壓后輸入誤差放大器，并與基準(zhǔn)電壓一起去控制脈沖寬度，由此而獲得所需要的電壓，即式中:VR——基準(zhǔn)電壓。

DC-DC電路PCB設(shè)計要求：

在設(shè)計印刷線路板時，設(shè)計工程師都會仔細(xì)思考銅線的走線方式和元器件的放置問題。如果沒有充分考慮這兩點(diǎn)，印刷線路板的效率、最大輸出電流、輸出紋波及其它特性都將會受到影響。產(chǎn)生這些影響的兩個主要原因則是地線(GND、VSS)和電源線(+B、VCC、VDD)的連接，如果地線及電源線設(shè)計合理，電路將能正常地工作，獲得較好的性能指標(biāo)，否則會產(chǎn)生干擾、性能指標(biāo)惡化等問題。本文就DC/DC轉(zhuǎn)換器的設(shè)計，介紹一些通用的設(shè)計原則和地線連接方法。

圖1：基于基本設(shè)計原則的布線模式；圖2：升壓電路的PCB設(shè)計示例。圖3：降壓電路的PCB設(shè)計示例