DC-DC｜設計編

升壓型DC-DC轉換器的電流路徑

2020.09.23

重點

・進行PCB佈局設計時，瞭解電路的電流路徑和特性是非常重要的（不僅局限於升壓型DC-DC轉換器）。

・ON和OFF時的電流差分系統在PCB板佈局中非常重要，需要格外注意（不僅局限於升壓型DC-DC轉換器）。

升壓型DC-DC轉換器的電流路徑

不僅局限於升壓型DC-DC轉換器，在很多產品的PCB佈局設計中，瞭解其電路的電流路徑和特性都是非常重要的。在進入具體的佈局講解之前，我們先來看一下升壓型DC-DC轉換器的電流路徑。

切換電晶體Q2 ON時的電流路徑

下圖是升壓型DC-DC轉換器的電路示意圖，紅線表示切換電晶體Q2 ON時透過的主要電流。CIBYPASS是高頻去耦電容，通常使用小容量陶瓷電容。CIN是主要用來穩定的電容，具有較大的電容量。在切換電晶體Q2導通的瞬間迅速流動的大部分電流來自CIBYPASS，其次來自CIN。在輸入電流不是很大時，CIN可以與CIBYPASS合併，作為1個電容複用。緩和變化的電流來自輸入電源。在此期間，電能存儲至電感L。

切換電晶體Q2 OFF時的電流路徑

接下來請看切換電晶體Q2關斷時的電流狀態（圖中紅線）。電感L的作用是即使切換電晶體Q2 OFF時也可保持在此之前的電流值。電感L的左端固定為VIN電壓，並持續為VOUT提供電流以增加電壓，因此VOUT的電壓比VIN要高（升壓工作）。因此，切換電晶體Q2的ON時間越長，積蓄在電感L中的電能越大，能夠輸出的功率越大。然而，如果切換電晶體Q2的ON時間不必要地延長，則向輸出端供給功率的時間會變少，效率會變差。因此，ON/OFF時間比（占空比）的最大值是設有限制的。在輸出電流小的電路中，如果COUT使用具有良好頻率特性的陶瓷電容，則高頻去耦電容CBYPASS可以複用。

切換電晶體Q2 ON時和OFF時的電流差分

最後來看切換電晶體Q2 ON時和OFF時的電流差分（圖中紅線）。每當切換電晶體Q2從OFF變為ON、從ON變為OFF時，紅線所示路徑的電流就會急遽變化。由於該系統的變化非常劇烈而出現含有很多諧波的波形。這種差分系統的佈局是PCB佈局的關鍵，需要格外注意。

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