DC-DC｜設計編

降壓轉換器運轉時的電流路徑

2018.02.08

重點

・配置（設計）機板電路時，必須要理解降壓轉換器的電流路徑。

・若未適當地配置好電路，開關穩壓器在切換時，急遽開、關電流將對電路運轉和其他部分造成不良影響。

在配置DC/DC轉換器的機板電路時，為了知道應考慮那些地方，以及理解為什麼要如此配置，必須先清楚知道降壓轉換器運轉時的電流路徑。
開關穩壓器為類比電路，但以線形為中心的電路不同，電流會和電壓切換，也就是開和關(on off)。配置機板電路是考量施加哪一種性質的電壓到哪個節點、哪條線路上，以及會有哪種電流流過等因素，再設計出最適合的路徑。

今回將說明出發點「降壓轉換器運轉時的電流路徑」。另外，本章預計說明下列幾個項目。

Figure 1-a. 開關元件Q1開啟時的電流路徑

Figure 1-b. 開關元件Q1關閉時的電流路徑

Figure 1-c. 電流差距、配置電路上的重要處

降壓轉換器運轉時的電流路徑

右側電路圖是外接二極體整流，或者非同步整流的降壓DC/DC轉換器IC的電路。和BOOT端子相連接的電容，使用了能夠驅動內建Nch-MOSOFET的自舉(Bootstrap)電容。此外，和COMP端子相連接的電阻和電容屬於位相補償用的零件。會根據IC的情況刪除前述的端子。當然，不用說其他端子和零件也是基本端子和必備的外接零件。

Figure 1-a 的紅色線是開關Q1開啟時流過的主要電流和路徑，並且標示了流動方向。CBYPASS 是高頻用的去耦電容，CIN 是大容量電容。

開關Q1開啟的一瞬間，將流過變化急遽的電流，其中大半由CBYPASS 供應，之後才由CIN 提供。變化緩慢的電流則是由輸入電源提供。

Figure 1-b 的紅色線是開關Q1關閉時的電流路徑。二極體 D1開啟後，蓄積在電感器L的能量往輸出端釋出。

降壓轉換器的輸出端串聯插入電感器，因此輸出電容的電流雖然上下變動，但卻非常平穩。

Figure 1-c 的紅色線是表示Figure 1-a和1-b的差分。開關Q1關閉切換至開啟，開啟切換至關閉時，紅色線的電流將忽然發生波動。這個系統由於變化急遽，將形成包含許多高諧波在內的電流波形。

差分的這部份非常重要，PCB 佈線時需極力注意。

概略來說，即使是同步整流，就算外接開關電晶體，電流的情況也是一樣。之後將在該電流的流動為前提下進行說明，因此請好好地了解本章所說的電流路徑。

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降壓轉換器運轉時的電流路徑
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