DC-DC基础知识及硬件电路分享

一、DCDC简易电路原理

DCDC电路是直流转直流电路，将某直流电源转变为不同电压值的电路，分为升压电路和降压电路。

1.1电容、电感基础知识

1.1.1电容

电容两端电压不能突变。

通交流、阻直流；通高频、阻低频。

1.1.2电感

通过电感上的电流不能突变。

通直流，阻交流；通低频，阻高频。

1.2升压电路原理

1.2.1电感的作用

如上图，开关闭合，电感充电，电阻短路，当2.2us后电感上电流达到2.4A。

开关断开，电源流经电感（电源电压＋电感电压，达到升压，电感放电）为电阻供电，2.4A的电流流过电阻，电阻两端电压达到12v。

但是，若开关闭合，电阻又被短路，电阻两端电压随开关闭合与断开变化。

1.2.2二极管的作用

开关闭合，电源向电感充电，电容、电阻短路。

左图，开关断开，电源流经电感（电源电压＋电感电压，达到升压，电感放电）向电容充电，并为电阻供电。

右图，开关闭合，电源向电感充电，二极管隔离两边电路；电容（达到电源电压＋电感电压）向电阻放电。

现实，将开关换成MOS管，MOS管导通，电源给电感充电，电容给电阻放电；MOS管断开，电源电流流经电感向电容充电，给电阻供电。

1.2.3注意点

升压到12v时，输出电流只有0.25A，不足以驱动电机。

所以需要并联许多节干电池，增加输入电流才行。既然有这么多干电池了，为什么不直接串联达到12v？还可以省略升压电路。

1.3降压电路原理

通过不停的开关达到降压的目的，实际中，开关换成MOS管 。

1.3.1调节占空比

1.3.2电路原理

（1）开关闭合

如左图，开关闭合，二极管截至，电源给电感、电容充电，给负载供电。

但是通过电感上的电流不能突变，电感上感应出反向电流，使得负载端的电压不足12v，使，如右图。

随时间增加，电感上电压减少，负载电压上升，若时间长，电感上电压将降为0v，负载上电压变为12v，因为电感上电流不变，则相当于一段导线。

所以要严格控制开关通断的时间。

（2）开关断开

如右图，开关断开，电感放电。随着电感上电压减小，负载两边的电压也减小，如右图。

可以达到如上图的效果。

（3）电容作用

储能、滤波

使负载两端电压更加的平滑。

1.3.3电路损耗

不足10%，电路效率90%。

二、基于MP１４７０芯片降压电路的初步了解

2.1阅读芯片数据手册

２.１.１基本信息（提炼最重要的信息）

输入电压：4.7~16v，最大不超过16v

最大输出电流：2A

开关频率：500KHz

同步、降压

封装：TSOT23-6

=55℃/w,在PCB上每上升1w，则温度·上升55℃。

应用信息：APPLICATION INFORMATION在实际应用中的计算、选型

PCBLayoutGuidelines

应用实例

封装参数图

２.１.２管脚信息

2.2原理图分析

２.2.1自举电容

（1）基本信息

连接在BST脚上的C1电容

作用：保证MOS管持续导通

取值：在DCDC降压电路中取值约为0.1~1uF，该芯片固定为1uF

（2）原理

1.Vin输入与SW输出之间存在一个MOS管

2.导通条件:

3.存在问题：没有自举电容时，MOS不能完全饱和导通。

例如，当阈值=4V时，g端电压要大于s端4V，MOS管才能导通。

开始上电，MOS管导通，d→s导通。

随着↑，↓。

当＜4V时（例如=8.001V），MOS管进入放大状态，相当于大电阻，有压降，功耗比较大。

稳定在8.001V，不可能达到12V。

解决办法：加上自举电容。

开始上电，MOS管导通，d→s导通。

同时自举电容充电到12V。

随着↑（如=5V），由于二极管存在，电容不能放电，电容两端电压被抬高至

12V+5V，同时=12V+5V=17V。

由于电容的存在，始终为12V，满足，MOS管始终处于饱和导通状态，可以达到12V。

总结：利用二极管加电容将钳位在12V，MOS管始终导通。

２.2.2续流电感

（1）基本信息

连接在SW脚上的L1电容

作用：作为外围电路，实现降压

（2）原理

详情见1.3降压电路原理

2.2.3反馈网络

（1）基本信息

由连接在FB引脚上的R2,R3,R4组成

作用：设置输出电压

（2）原理

原理：R1，R2电阻对输出电压实现分压后，将R2两端电压值反馈给FB引脚，FB引脚得到电压值后与设定的电压值比较，可以通过调节芯片中MOS管开关频率（调节占空比）来调整输出电压。

R2取值：首先，选择 R2 的值。

R2 值应合理选择，因为 R2 值过小会导致相当大的静态电流损耗，但 R2 值过大又会使 FB 对噪声敏感。

建议 R2 在 5 - 100kΩ 之间。通常情况下，R2上电流在 5 - 30?A 之间可在系统稳定性和空载损耗之间取得良好平衡。

R1取值：可以根据下面的公式（手册提供）

手册还提供了这部分常见输出电压的推荐参数（）

2.2.4其他器件

C2，C3，C4，C5，C6：均滤波。

其中为Vin滤波的电容C3和C4，选择一大一小（相差100倍），小电容滤高频率，大电容滤低频率。

R1：分压，可调节EN阈值。

以上器件参数均可采纳手册建议。

三、陈氏总结——升降压电路

DCDC升压电路

DCDC降压电路

升降压电路均使用电容电感，但是位置不一样则功能不一样，总结如下。

四、基于MP１４８４DN芯片的PCB设计要点

3.1准备工作

下载对应的DCDC芯片数据手册对以下内容进行预先解读

预先了解DCDC的功率及转换电压范围

对芯片的最大电流进行解读

对DCDC的管脚定义进行了解

是否为高发热量转换芯片

PCB layout guide

3.2原理图

分析原理图，做到“心中有环”，“环”指的是有大电流（主干道）流过的闭合回路，环面积越小越好，布局紧凑。

在原理图上的“环”是一个完整的电路的环，在PCB中的体现一方面是该回路，另一方面更多的是同标签的一片铜。

3.3PCB预布局

心中有环，环要最小。

输入、输出回路

同标签的铺铜

（1）按照原理图，先随便放置所有器件

（2）先摆放输入和输出主干道上的器件

原则：兼顾输入环（红色）和输出环（绿色）都要最小，各个管脚相互最近。例如C2 的正近IN，负靠近GND。

（3）反馈网络，使能网络，SS角，COMP角：靠近主芯片管脚。

（4）BS管脚:阻碍主干道，放在背面。

3.4PCB优化布局

（1）显示全部，打开飞线，考虑布线。

（2）在摆放器件时，器件布局尽量紧凑，使电源路径尽量短.

（3）布局时注意环路面积。

（4）器件归中对齐，调整间距。

（5）滤波器件需合理放置时，滤波电容在电源路径上保持先大后小原则。

（6）注意留出打孔和铺铜的空间，以满足电源模块输入/输出通道通流能力。

（7）对于输出多路的开关电源尽量使相邻电感之间垂直放置，大电感和大电容尽量布置在主器件面

3.5铺铜与打孔

（1）主干道铺铜；非主干道走线。

（2）打孔换层的位置须考虑滤波器件位置，输入应打孔在滤波器件之前输出在滤波器件之后，这样才是经过的滤波后的信号。

（3）在铺整块地的铜时的步骤：（铺地的铜和其他铜之间是没有连接的）

切割板外形

铺铜管理器中进行铺铜

选择铺铜的边界是板外形

选择铺铜的层为GND

下面选择第二个为去死皮

应用

（4）在输出处的打孔，覆盖上绿油，防止外界信号干扰；在主芯片处的打孔不用覆盖绿油，更加便于散热。

原文链接：

https://blog.csdn.net/Xuexi_touteng/article/details/136260608