目录
- 一,BUCK降压电路
- 1.1 布局与布线
- 1.1.1 高频电流环路
- 1.1.2 小信号的地
- 1.1.3 其他要注意的地方
- 1.2 输入输出电容,电感的选择
- 1.2.1 电感的选择
- 1.2.2 输入输出电容的选择
- 三,电源芯片
- 3.1 LM2596,LM2576
- 四,运放电路设计
- 4.1 运放的供电,去耦和PCB
- 4.1.1 供电
- 4.1.2 去耦
- 4.1.3 如何给运放提供,比如+5V和-0.3V的电压
- 4. 5 运放不稳定和自激振荡
- 附录一:Buck电路布板错误示例(电感焊盘,电容焊盘,回路面积):
- 附录二:陶瓷电容不同规格尺寸图
知识整理,持续更新,如有错漏,欢迎讨论。
知识点多来自B站,唐老师讲电赛,寒武纪魔道电子。
一,BUCK降压电路
1.1 布局与布线
1.1.1 高频电流环路
高频电流环路的面积越小越好。
主要包括“输入电容C1,外接MOS管Q1,反向开关管或二极管Q2”。
注意:电感和输出电容不属于高频电流环路。
元器件布局基本可以分为两种:I型和U型。(可通过Vin和Vout判断)
- I型布局
- U型布局
1.1.2 小信号的地
小信号的地连一起(FB分压电阻,COMP,SS)然后再与PGND单点相连,或者通过过孔连到背面。
电源AGND放正面,其他地就是AGND(背面覆铜,小信号的地)。
1.1.3 其他要注意的地方
- 与FB相连的两个电阻越靠近FB引脚越好,FB覆盖面积越小越好。走线细而短。
- 电感两个引脚间距离尽可能大一些,非一体成型电感最好把GND挖空,一挖到底。还要让敏感电路和回路远离电感。特别是Vout到FB的走线,特别要避开电感,二极管,特别是不能和电感平行。
1.2 输入输出电容,电感的选择
1.2.1 电感的选择
对于大多数应用,选择DC电流额定值比其最大负载电流值高出至少25%的电感器。
选择直流电阻小于200mR的电感器以获得最佳效率。
对于大多数设计而言,电感值可以根据以下公式导出:
(detaIL是电感纹波电流,下面红色计算公式,fsw是开关频率)
小知识:可以看出,开关频率越大,电感值越小。
当然,也不能太高,开关损耗也高。
轻载时(负载小于100mA),使用较大电感值的电感以提高效率。
选择电感纹波电流大约为最大负载电流30%的电感器。最大电感峰值电流为:
1.2.2 输入输出电容的选择
输入电容计算:设输入电压8-30V,输出电流3A,输出电压5V,开关频率180KHz,可得出Cin为52.08uF。
选择100uF的电容或220uF,越大越好。耐压是Vin的1.5倍。
detaVin是输入电压纹波,一般可以取0.2~0.4V。
输出电容公式:
Cout大于等于C4的1.5倍。
detaVout是输出电压纹波。
注意:
- 输入电容用MLCC电容(陶瓷电容)比较好,ESR比较小,但是虚标非常严重。
- 相同耐压,相同电容量,施加相同的直流电压,封装越大,衰减越小。
- 输出电容一般比输入电容还要大。
- 输出电容不够时,当Io较大时,会有比较严重的压降,电压会上蹿下跳(纹波过大),会发热,电容和电感会啸叫。
- 输出电容尽量不要用普通的铝电解电容,输入电容可以用。
- MLCC电容(陶瓷电容)耐压1.5倍以上就行,聚合物钽电解电容耐压1.5倍以上就行,普通钽电容至少3倍。
三,电源芯片
3.1 LM2596,LM2576
LM2596,LM2576基本是一样的,区别是开关频率不一样(频率越快,电感可以越小)
四,运放电路设计
4.1 运放的供电,去耦和PCB
所有的运放都可以用单电源供电,没有例外。
所有的运放又都可以用双电源供电,没有例外。
4.1.1 供电
有些运放供电电压可能高达+600V。而有些运放的供电电压可能最高只能是±3V。使用运放前一定要仔细阅读该运放的官方datasheet。
双电源供电的运放,正负电源尽量同时加入,否则容易损坏运放。且不要带电接线、拔线或改线等。
单电源供电的两个缺点:
1.输出小信号时误差较大,输出电压越小,误差越大。
2.能处理的频率较低≤100kHz
单电源供电,且输入信号很小时,会导致信号放大不正确,误差极大,微弱信号检测时最好的方法是双电源供电。
4.1.2 去耦
电容:
选择电容,运放处理的信号小于等于10MHz,用100nF。10MHz到几十MHz,用10nF。
100多MHz到几百MHz用1uF,几百MHz到几G用100pF。
宽带宽的放大器,要多个电容并联。
- 大的去耦电容(库电容)远离芯片。
- 小的去耦电容(去耦电容或者叫旁路电容)靠近芯片。
- 让去耦电容器尽量靠近电源引脚。
- 如果使用了多个去耦电容器,将最小的去耦电容器放在离电源引脚最近的位置。
- V+和V-间接电容滤波,可减少偶数次高次谐波
注意的地方总结:
- 缩短反向输入端引脚的连接(走线)。
- 去耦电容靠近电源引脚。
- 不要将导孔(即过孔via)置于去耦电容和电源引脚之间。
- 尽可能扩宽走线路径,不要让走线路径上出现90度的角。
- 灌流至少一个坚实的接地层(上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的,一般说法是拉电流。下拉电阻是用来吸收电流的,也就是灌电流)。
4.1.3 如何给运放提供,比如+5V和-0.3V的电压
在负极引脚接一个肖特基二极管,这个BAS40导通压降0.3V。
4. 5 运放不稳定和自激振荡
自激振荡:输入信号为0时,输出有一定幅值、一定频率的信号,称电路产生了自激振荡。
运放反相输入端与GND之间的寄生电容是运放不稳定和自激振荡的最主要的因素。
运放输出端与GND之间的寄生电容是运放不稳定和自激振荡第二的因素。
- 反相输入端覆盖面积越小越好,反向输入端与GND覆铜之间的距离稍微大一点,将反向输入端附近的电源层和地层挖空(一挖到底,从顶层挖到底层)形成净空区:禁飞区、禁布线。
- 将输出端附近的电源层和地层挖空(一挖到底,从顶层挖到底层)或者在输出端接一个电阻,电阻左边有事,右边没关系。
- 使用输出串联电阻,增加反馈系数β上的零点,减小寄生电容带来的极点的影响。
- 尽可能使得连线缩短,特别是串联匹配电阻尽量靠近输出端。
- 增加噪声增益
- 使用反馈补偿电容