DC-DC与LDO的MOS选型、体积问题、开关频率、DCDC布局
DC-DC、LDO 使用 PMOS 还是 NMOS?
(1)DC-DC
一般用 NMOS:主要原因是 PMOS 的 Rds(on)比较大,意味着 DC-DC 的损耗大,效率低。
对于 PMOS,ID 为空穴电流,NMOS 的 ID 为电子电流,空穴的移动比电子难,这也是 PMOS 导通内阻大的原因。形成空穴沟道比电子沟道更难,所以一般 PMOS 的导通电压比 NMOS 的导通电压高一些。
(2)LDO
一般用 PMOS:由于 LDO 效率比较低,因此一般不会走大电流。针对某些大电流低压差需求的场合,需要使用 NMOS 的LDO。
NMOS,栅极电压比源极高 VGSTH(一般在 0.5V 以上,比如 1.2V)以上才可以导通。同样道理,NPN三极管, 基极电压要比发射极高 0.7V 左右才可以导通。这个栅极基极的驱动电压比较高,要求 Vin 比 Vout 高很多才可以。所以,凡是要求饱和压降小的 LDO,都是 PMOS/PNP 结构。
同等条件下 DC-DC 和 LDO 谁的体积更大?根本原因是什么?
同等条件下,LDO 的体积更大。
由于 LDO 的转换率更低,耗散功率更大,所以发热量更大,因此在设计时会考虑散热问题,所以其体积在其他条件相同时会相对 DC-DC 要大一些。
DC-DC 开关频率多少、开关频率高低的影响、与效率的关系
开关频率和各种特性的关系:
开关频率高,输出纹波小,电感电容值小,但开关损耗大,开关电源效率下降。
① 电感量、输出电容与开关频率成反比,开关频率越大,电感和电容值可减小,节省电路板面积。
② 提高开关电源的开关频率会减小输出的纹波。
③ 开关频率的提升也会提高开关管的开关损耗,造成开关电源效率的下降。
DC-DC 的 PCB 设计布局布线注意事项
① DC-DC 的功率管脚应大面积铺铜皮,减少电源的温升
② 根据载流原则处理好输入输出主回路(注意铺铜的通流能力和过孔的数量)
③ 反馈线不能绕着电感 L 走(干扰)
④ 开关电源芯片及其电感下面尽量不要布其它信号线
⑤ 二极管续流回路尽可能短
⑥ DC-DC 芯片的散热焊盘上需打矩阵过孔作进一步散热处理
⑦ 布局要紧凑,输入输出主干道采用“一”字型或者“L”型布局方式
⑧ 关键滤波电容的放置要合理,采用先大后小的布局原则
⑨ 输出供电电源应从输出电容取电
布局原则
⑨ 输出供电电源应从输出电容取电
⑩ 对于多路输出的开关电源尽量使相邻的电感垂直分布(麦克斯韦定律磁场相互垂直可抵消干扰)
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