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DC-DC基础知识+硬件电路

2026-03-17 09:33:25

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

eq?I%3D%20C*%5Cfrac%7Bdu%7D%7Bdt%7D

电容两端电压不能突变。

通交流、阻抗低频;通高频、阻抗低频。

1.1.2电感

eq?U%3DL*%5Cfrac%7Bdi%7D%7Bdt%7D

通过感应上的电流不能消失。

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

图像来源, Getty Images

如上图,开关闭合,感应充电,电阻短路,当2.2us后感应上电流达到2.4A。

开关断电,电源流经电感(电源电压+电感电压,达到升压,警告电流)为电阻供电,2.4A的电流流过电阻,电阻外接电压达到12v。

但是,若开关关闭,邻又被短路,邻邻电压随开关关闭与中断变化。

1.2.2 二极管的作用

开关关闭,电源向电感充电,电容、电阻短路。

图像

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)向电容充电,并为电阻供电。

右图,开关闭合,电源向电感电压,阻隔电流;电容(达到电源电压+电感电压)向电阻电流。

实际上,将开关换成MOS管,MOS管导通,电源给电感充电,电容给电阻电阻;MOS管断路,电源电流流经电感向电容充电,给电阻电阻供电。

1.2.3注意事项

2018-09-07 16:06:47 来源:未知

升压到12v时,输出电流只有0.25A,需驱动电机。

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

0b846a12ca2f4d0dbac27803eb5c066c.png

1.3.2电路原理

(1)开关闭合

图像

如左图,开关闭合,截止终点,电源给电感、电容充电,给负载供电。

但通过感应上的电流不能中断,感应上感应出反向电流,使得负载端的电压不足12v,使等式?%7BV_%7Bout%7D%7D%3D12V-U_%7BL%7D%5Capprox%205V,如右图。

随着时间增加,负载上电压减少,负载电压上升,若时间长,负载上电压将降为0v,负载上电压变为12v,因为负载上电流不变,则出现暂时导线。

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,警告。此时警告上电压减小,负载负载的电压也减小,如右图。

图像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平滑。

1.3.3 电路损耗

不足10%,电路效率90%。

图像

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
  • 等式?%5Ctheta%20_%7BJC%7D=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
  • PCB 布局指南
  • 应用实例
  • 封装参数图

2.1.2管脚信息

图像来源, Getty Images图片

2.2原理图分析

2.2.1自举电容

(1)基本信息

连接到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

cee07b7a3c594e49bcb758ff0c83a4d4.png

    2.2.2 续流简介

    (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:设置应力

    (2)原理

    a579ef3c52db443fa9ca2707867b8e88.png

    1. 原理:R1,R2抵抗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。
    2. 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 - 30μA之间可在系统稳定性和空载牵引之间取得良好的平衡。

    3. R1取值:可以根据下面的公式(手册提供)图像手册还提供了这部分常见输出电压的推荐参数(等式?C_%7BOUT%7D%3D%2022uF)
      来源:a59d549c7158413490db1fc9e8b53585.png

    2.2.4其他器件

    C2,C3,C4,C5,C6:均辅助。

    其中为Vin激励的选择电容C3和C4,一大一小(外圈100倍),小电容滤高频,大电容滤低频。

    R1:分压,可调节EN阈值。

    以上功能需求采纳手册建议。

    三、陈氏总结——电梯电路

    图像

    DCDC升压电路

    图像来源,由 svg.png 提供。

    DCDC降压电路

    电梯电压电路均使用电容电感,但位置不一样则功能不一样,总结如下。

    图片

    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初步解读

    • 初步了解DCDC的功率及转换电压范围
    • 对芯片最大的电流进行解读
    • 对DCDC的管脚定义进行了解
    • 是否为高热量转换芯片
    • PCB 布局指南

    图像图像

    8ece91454dcb46beb86097d083f0034a.png

    3.2原理图

    图像来源, google-america

    8f48e08b52cc4d2ca2fd09130e247744.png分析原理图,实现“内心有环”,“环”是指有大电流(主干道)流过的闭合回路,环面积越小越好,结构紧凑。

    原理图中的“环”是一个完整的电路环,在PCB中的体现是该回路,另外还有更多同标签的片铜。

    3.3PCB布局

    心里有环,环要最小。

    共 1页6条记录

    输入、输出回路

    7cca3de9b8cd48b2902b6b22e05b7d78.png

    同标签的铺铜

    (1)按照原理图,先随意放置所有器件

    (2)先机架输入和输出主干道上的器件

    原则:兼顾输出输入环红色(红色)和环(绿色)都要最小,各个管脚相连最近。例如C2的正近IN,负接近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:阻挡主干道,放在背面。

    3.4PCB布局

    (1)显示全部,打开飞线,考虑布线。

    (2)在支架器件时,器件结构最简洁,使电源路径最短。

    (3)布局时注意环路面积。

    (4)器件归中对齐,调整尺寸。

    (5)元件件需合理放置时,压缩机电容在电源路径上保持先大后小的原则。

    (6)注意留出打孔和铺铜的空间,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电感之间垂直放置,大电感和大电容尽量安装在主器件面

    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输出之前在滤波器件之后,这样才是经过的辅助后的信号。

    (3)在铺整块地的铜时的步骤:(铺地的铜与其他铜之间是没有连接的)

    1. 切割板外观
    2. 铺铜管理器中进行铺铜
    3. 选择铺铜的外围是板形
    4. 选择铺铜层为GND
    5. 下面选择第二个为去死皮
    6. 应用

    (4)在输出处的打孔,覆盖上绿油,防止监护信号干扰;在主芯片处的打孔不用覆盖绿油,更不用说。

    d682d437dec9458897699dbecab6a132.png

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    作者: 深圳市亿伟世科技有限公司
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