一、DCDC簡(jiǎn)易電路原理

　　DCDC電路是直流轉(zhuǎn)直流電路，將某直流電源轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌妷褐档碾娐?，分為升壓電路和降壓電路?/p>

　　1.1電容、電感基礎(chǔ)知識(shí)

　　1.1.1電容

　　電容兩端電壓不能突變。

　　通交流、阻直流;通高頻、阻低頻。

　　1.1.2電感

　　通過(guò)電感上的電流不能突變。

　　通直流，阻交流;通低頻，阻高頻。

　　1.2升壓電路原理

　　1.2.1電感的作用

　　如上圖，開關(guān)閉合，電感充電，電阻短路，當(dāng)2.2us后電感上電流達(dá)到2.4A。

　　開關(guān)斷開，電源流經(jīng)電感(電源電壓+電感電壓，達(dá)到升壓，電感放電)為電阻供電，2.4A的電流流過(guò)電阻，電阻兩端電壓達(dá)到12v。

　　但是，若開關(guān)閉合，電阻又被短路，電阻兩端電壓隨開關(guān)閉合與斷開變化。

　　1.2.2二極管的作用

　　開關(guān)閉合，電源向電感充電，電容、電阻短路。

　　左圖，開關(guān)斷開，電源流經(jīng)電感(電源電壓+電感電壓，達(dá)到升壓，電感放電)向電容充電，并為電阻供電。

　　右圖，開關(guān)閉合，電源向電感充電，二極管隔離兩邊電路;電容(達(dá)到電源電壓+電感電壓)向電阻放電。

　　現(xiàn)實(shí)，將開關(guān)換成MOS管，MOS管導(dǎo)通，電源給電感充電，電容給電阻放電;MOS管斷開，電源電流流經(jīng)電感向電容充電，給電阻供電。

　　1.2.3注意點(diǎn)

　　升壓到12v時(shí)，輸出電流只有0.25A，不足以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

　　所以需要并聯(lián)許多節(jié)干電池，增加輸入電流才行。既然有這么多干電池了，為什么不直接串聯(lián)達(dá)到12v?還可以省略升壓電路。

　　1.3降壓電路原理

　　通過(guò)不停的開關(guān)達(dá)到降壓的目的，實(shí)際中，開關(guān)換成MOS管 。

　　1.3.1調(diào)節(jié)占空比

　　1.3.2電路原理

　　(1)開關(guān)閉合

　　開關(guān)閉合，二極管截至，電源給電感、電容充電，給負(fù)載供電。

　　但是通過(guò)電感上的電流不能突變，電感上感應(yīng)出反向電流，使得負(fù)載端的電壓不足12v，隨時(shí)間增加，電感上電壓減少，負(fù)載電壓上升，若時(shí)間長(zhǎng)，電感上電壓將降為0v，負(fù)載上電壓變?yōu)?2v，因?yàn)殡姼猩想娏鞑蛔?，則相當(dāng)于一段導(dǎo)線。

　　所以要嚴(yán)格控制開關(guān)通斷的時(shí)間。

　　(2)開關(guān)斷開開關(guān)斷開，電感放電。隨著電感上電壓減小，負(fù)載兩邊的電壓也減小，可以達(dá)到如上圖的效果。

　　(3)電容作用

　　儲(chǔ)能、濾波

　　使負(fù)載兩端電壓更加的平滑。

　　1.3.3電路損耗

　　不足10%，電路效率90%。

　　二、基于MP1470芯片降壓電路的初步了解

　　2.1閱讀芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)

　　2.1.1基本信息(提煉最重要的信息)

　　輸入電壓：4.7~16v，最大不超過(guò)16v

　　最大輸出電流：2A

　　開關(guān)頻率：500KHz

　　同步、降壓

　　封裝：TSOT23-6=55℃/w,在PCB上每上升1w，則溫度·上升55℃。

　　應(yīng)用信息：APPLICATION INFORMATION　在實(shí)際應(yīng)用中的計(jì)算、選型

　　PCB　Layout　Guidelines

　　應(yīng)用實(shí)例

　　封裝參數(shù)圖

　　2.1.2管腳信息

　　引腳號(hào)名稱描述

　　1VIN電源電壓。MP1470 的工作電壓為 4.7V 至 16V。需要一個(gè)電容器來(lái)去耦合輸入。使用寬 PCB 線連接 VIN。

　　2SW開關(guān)量輸出。使用寬 PCB 線連接 SW。

　　3GND系統(tǒng)接地。GND是調(diào)節(jié)輸出電壓的參考地。在PCB布局期間需要格外小心，用銅線和通孔連接GND。

　　4BST引導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在SW和BST之間連接一個(gè)1uF BST電容和一個(gè)電阻，以在高邊開關(guān)驅(qū)動(dòng)器兩端形成個(gè)浮動(dòng)電源。

　　5EN使能。驅(qū)動(dòng)EN高以啟用MP1470。對(duì)于自動(dòng)啟動(dòng)，請(qǐng)連接到帶有100K歐的上拉電阻。

　　6FB反饋意見。將 FB 連接從輸出端到 GND 的外部電阻分壓器的抽頭，以設(shè)置輸出電壓。當(dāng)FB電壓下降到600mV以下時(shí)，頻率折返比較器降低振蕩器頻率，以防止在短路故障期間電流限制失控

　　2.2原理圖分析

　　2.2.1自舉電容

　　(1)基本信息

　　連接在BST腳上的C1電容

　　作用：保證MOS管持續(xù)導(dǎo)通

　　取值：在DCDC降壓電路中取值約為0.1~1uF，該芯片固定為1uF

　　(2)原理

　　Vin輸入與SW輸出之間存在一個(gè)MOS管

　　導(dǎo)通條件:存在問(wèn)題：沒(méi)有自舉電容時(shí)，MOS不能完全飽和導(dǎo)通。

　　例如，當(dāng)閾值=4V時(shí)，g端電壓要大于s端4V，MOS管才能導(dǎo)通。

　　開始上電，MOS管導(dǎo)通，d→s導(dǎo)通。

　　隨著當(dāng)<4V時(shí)(例如=8.001V)，MOS管進(jìn)入放大狀態(tài)，相當(dāng)于大電阻，有壓降，功耗比較大穩(wěn)定在8.001V，不可能達(dá)到12V。

　　解決辦法：加上自舉電容。

　　開始上電，MOS管導(dǎo)通，d→s導(dǎo)通。同時(shí)自舉電容充電到12V。

　　隨著↑(如=5V)，由于二極管存在，電容不能放電，電容兩端電壓被抬高至12V+5V，同時(shí)=12V+5V=17V。

　　由于電容的存在，始終為12V，滿足，MOS管始終處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，可以達(dá)到12V。

　　總結(jié)：利用二極管加電容將鉗位在12V，MOS管始終導(dǎo)通。

　　2.2.2續(xù)流電感

　　(1)基本信息

　　連接在SW腳上的L1電容

　　作用：作為外圍電路，實(shí)現(xiàn)降壓

　　(2)原理

　　詳情見1.3降壓電路原理

　　2.2.3反饋網(wǎng)絡(luò)

　　(1)基本信息

　　由連接在FB引腳上的R2,R3,R4組成

　　作用：設(shè)置輸出電壓

　　(2)原理

　　原理：R1，R2電阻對(duì)輸出電壓實(shí)現(xiàn)分壓后，將R2兩端電壓值反饋給FB引腳，F(xiàn)B引腳得到電壓值后與設(shè)定的電壓值比較，可以通過(guò)調(diào)節(jié)芯片中MOS管開關(guān)頻率(調(diào)節(jié)占空比)來(lái)調(diào)整輸出電壓。

　　R2取值：首先，選擇 R2 的值。

　　R2 值應(yīng)合理選擇，因?yàn)?R2 值過(guò)小會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的靜態(tài)電流損耗，但 R2 值過(guò)大又會(huì)使 FB 對(duì)噪聲敏感。

　　建議 R2 在 5 - 100kΩ 之間。通常情況下，R2上電流在 5 - 30μA 之間可在系統(tǒng)穩(wěn)定性和空載損耗之間取得良好平衡。

　　R1取值：可以根據(jù)下面的公式(手冊(cè)提供)

　　手冊(cè)還提供了這部分常見輸出電壓的推薦參數(shù)()

　　2.2.4其他器件

　　C2，C3，C4，C5，C6：均濾波。

　　其中為Vin濾波的電容C3和C4，選擇一大一小(相差100倍)，小電容濾高頻率，大電容濾低頻率。

　　R1：分壓，可調(diào)節(jié)EN閾值。

　　以上器件參數(shù)均可采納手冊(cè)建議。

　　三、總結(jié)——升降壓電路

　　DCDC升壓電路

　　DCDC降壓電路

　　升降壓電路均使用電容電感，但是位置不一樣則功能不一樣，總結(jié)如下。

　　升壓電路降壓電路

　　電感在開關(guān)前，用于和電源串聯(lián)升壓在開關(guān)后，和負(fù)載串聯(lián)，用于分壓降壓

　　電容有電感，電感上，我充電;沒(méi)電感，我再上濾波，使波形不要太尖銳

　　四、基于MP1484DN芯片的PCB設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　3.1準(zhǔn)備工作

　　下載對(duì)應(yīng)的DCDC芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)對(duì)以下內(nèi)容進(jìn)行預(yù)先解讀

　　預(yù)先了解DCDC的功率及轉(zhuǎn)換電壓范圍

　　對(duì)芯片的最大電流進(jìn)行解讀

　　對(duì)DCDC的管腳定義進(jìn)行了解

　　是否為高發(fā)熱量轉(zhuǎn)換芯片

　　PCB layout guide

　　3.2做到“心中有環(huán)”，“環(huán)”指的是有大電流(主干道)流過(guò)的閉合回路，環(huán)面積越小越好，布局緊湊。

　　在原理圖上的“環(huán)”是一個(gè)完整的電路的環(huán)，在PCB中的體現(xiàn)一方面是該回路，另一方面更多的是同標(biāo)簽的一片銅。

　　3.3PCB預(yù)布局

　　心中有環(huán)，環(huán)要最小。

　　輸入、輸出回路

　　同標(biāo)簽的鋪銅

　　(1)按照原理圖，先隨便放置所有器件

　　(2)先擺放輸入和輸出主干道上的器件

　　原則：兼顧輸入環(huán)(紅色)和輸出環(huán)(綠色)都要最小，各個(gè)管腳相互最近。例如C2 的正近IN，負(fù)靠近GND。

　　(3)反饋網(wǎng)絡(luò)，使能網(wǎng)絡(luò)，SS角，COMP角：靠近主芯片管腳。

　　(4)BS管腳:阻礙主干道，放在背面。

　　3.4PCB優(yōu)化布局

　　(1)顯示全部，打開飛線，考慮布線。

　　(2)在擺放器件時(shí)，器件布局盡量緊湊，使電源路徑盡量短.

　　(3)布局時(shí)注意環(huán)路面積。

　　(4)器件歸中對(duì)齊，調(diào)整間距。

　　(5)濾波器件需合理放置時(shí)，濾波電容在電源路徑上保持先大后小原則。

　　(6)注意留出打孔和鋪銅的空間，以滿足電源模塊輸入/輸出通道通流能力。

　　(7)對(duì)于輸出多路的開關(guān)電源盡量使相鄰電感之間垂直放置，大電感和大電容盡量布置在主器件面

　　3.5鋪銅與打孔

　　(1)主干道鋪銅;非主干道走線。

　　(2)打孔換層的位置須考慮濾波器件位置，輸入應(yīng)打孔在濾波器件之前輸出在濾波器件之后，這樣才是經(jīng)過(guò)的濾波后的信號(hào)。

　　(3)在鋪整塊地的銅時(shí)的步驟：(鋪地的銅和其他銅之間是沒(méi)有連接的)

　　切割板外形

　　鋪銅管理器中進(jìn)行鋪銅

　　選擇鋪銅的邊界是板外形

　　選擇鋪銅的層為GND

　　下面選擇第二個(gè)為去死皮

　　應(yīng)用

　　(4)在輸出處的打孔，覆蓋上綠油，防止外界信號(hào)干擾;在主芯片處的打孔不用覆蓋綠油，更加便于散熱。