宽输入降压芯片设计指南

那我们来讲一下 就是说

刚才讲到产品对吧

那我们产品怎么设计呢

我把我刚才讲的几个产品的原理图都已经翻一遍了

然后我来总结

所以你看到 其实现在因为芯片的集成度啊

越来越高

它的外围元器件越来越少

你看到我讲的几个产品的外围元器件总数量都是7个

我们以LMR3630来举例子的话

这个是不可或缺的 因为你这个电阻 是用来调整你的电压输出的

你是需要5V还是需要3.3V 也很简单 对吧

你就放个电阻值

那这个boot值 因为我们的管子是in管

所以它用来去做自取驱动

那电感要储能

对吧 因为我们这个是converter 不是个模块

那输入电容和输出电容也是必须的

所以基本上它只留一些必须的外围元器件

把很多比如一些补偿 对吧

一些挺立调整 我们都已经放到这样一个芯片里面去了

所以说你的参数设计的话 就是器件参数值

你基本上只要根据我们规格书里面的值

或者是我们一个工具叫webench仿真就可以了

那对于这样一个外围比较简单的buck来说的话

我觉得关键点就是我们的PCB布板

我们只要把这个PCB布板做好了

因为它外面的东西很少 你只要跟着我们的标准设计就可以了

所以我上面讲的几点主要是在于一个PCB布板

那这是我们一个buck原理图嘛 对吧

那其实这两块已经被我们芯片集成了 对吧

是同步的芯片

除非你在外围输入电容 电感和输出电容

那我们知道 我们buck这样子是有个环路的

什么意思呢 就是说我们这个管子是上下管是交替导通

当我上管导通下管关闭的话

那我的电流是从这边往这边电感储能

对吧 然后往电容储能 形成回路

当我上管关闭 下管导通的 它这个电感储能是往负的释放能量

所以这是我们整个这个两个环路的工作原理

大家很清楚

那我们把这边路径呢 关键的一个路径

那为什么呢 我们知道我们这两个环路呢

这两个环路呢 它其实都已经包含了电流

那我们知道电流的波形是这样子的 对吧

所以电流波形是不能突变的 它是慢慢变化的

但是这样的环路 它是没有包含这样的电感

所以它这个环路的电流是突变的

所以从0到最高 对吧

也可以从最低上升到0

是突变电流

所以就这点我们要做一个比较好的处理

对这个关键环路

那这边讲了两个列子了 其实第一个例子就是说

我一个是电容放在这边

然后我的环路in部分是这么大

对吧

那如果电容往上放上一点 往上靠一点的

那我的面子变更大了 对不对

那其实从工作上来

那它这两个区别这只是说 我一个电容放得比较近

这个电容后来到这个环路比较大

一个环路比较小

那我们比较推荐就是说 我们第二种

那为什么呢 我们都知道我们EMI 特别是辐射这一块是跟环路面积有关系的

你环路面积越大 它辐射的能量越强

那环路面积越小的话 它辐射的能量会越弱

同时我们也要对地径的噪音做一个处理

这样可以远离一些有噪音的地

那我们这边举了两个例子

这是我们实际上两个板子做测试嘛

那第一个输入电容它的对比

这个很靠近芯片嘛 对不对

它的环路很小 那这边有测试到SW的值

以及输出纹波 和EMI值

那我们看第二个例子的话

我们把输入电容放得离芯片远一点了

所以跟上一页比的话 我这个环路就变大了嘛

对吧

那我们同样的情况下 看这样一个开关点的波形

以及输出纹波和EMI的值

那我们来比较一下它的实际情况

你可以看到小环路这样的值

它的SW最高点就变小 对不对

这个是4.5 这个是18.1

同时你的输出纹波也变小了

同时它的EMI从44变到41

那我这边强调几点就是说

你看这个电压值看上去变化很明显

那这个EMI才改变3db嘛 对吧

其实在实际的情况下 3db其实已经改善很多了

因为它这个单位是dbμV 知道我们dbμV的概念是什么呢

就说当你的电压值差一倍的时候 你的EMI可以改善6db

比如说你从75改成37.5的话 那EMI也只能改善6db

所以三个db的话 其实是已经一个比较可观的值了

你们知道我们什么也没动 只是把这个输入电容

从一个放得比较远的地方 改到一个放得比较近的地方嘛

对吧 就可以把EMI改三个db

那我相信这个点对大家来说是有帮助的

因为我们平时在减EMI的时候

要加滤波器啊、屏蔽啊、接地啊 什么都要改善

那你只要改个电容就可以把它改善 这很不错的 对不对

那这是刚才看了一个主功率电流环路

这边第二个环路 我们知道 我们这有一个boot的电容 自激电容

它这个电容是在上管关闭 下管导通的时候

对这个电容充电 对吧

然后 下管关闭 上管导通的时候给它放电

所以它也是一个充电放电的过程

所以带来一个开关跳变

所以我们希望我们在放这样一个自激电容的时候

这个环路也希望放得比较小 比较好

那我们还会串一个电阻 这个电阻是用来改善你的开关速度

使速度放慢一点 这样也可以把EMI变好一点

这EMI变好的话 这种方法是要形成效率的

就我的开关变慢的时候呢 我的EMI虽然变好了

但是 我的效率会变差一点

但是你如果是跟刚才那个改变电容位置比的话

它这种方法是对效率没有影响的

那第三点的话 就是讲这样一个反馈电阻 对吧

反馈电阻的话 我们希望你这根线不要太长

为什么呢 因为我们FB这个pin脚是非常敏感的

你在这个线场里会有很多噪音耦合进来

或者导致你这个FB耦合会它的噪音进来

这样导致你的整个输出环路不稳定了

你的输出也不正常了

那我们推荐什么值呢

推荐我们把这个电阻靠近FB

这跟线越短越好 这根线可以长一点没关系的

因为这个点本身不敏感

即使你敏感 通过这个电阻它可以把它衰减

所以把这个FB两个电阻 靠近这个Fpin脚

越近越好

那我这边举个例子 比如说我们这个LMR33630的话

大家可以看到 VIN的两个脚的话

我们芯片在低的时候 我先把它放在一起

这样子就非常方便

你如果放得很远 你放那边的话

这么放就很远 对不对

没有 所以我们放这边

那同样SW boot的话 我们也放在一起

这样你可以这边非常方便的放个电容

所以你看到我们这个布板上 对吧

这个电容就非常方便地放在这边了

那你这个boot也是 非常方便地放在这边

所以说刚才讲的原理

那这就是我们在这个芯片在定义的时候

我们就把这些东西考虑进来

让你的设计更简单 让你的性能更好

你不要花很多时间就可以得到一个比较好的结果 对吧

这个FB 这边对不对

那你要靠近FB这个的脚

你这个线可以很长 这个线很长没关系的

但是你一点要放这个两个电阻靠近FB的脚

所以我们再回到刚才那个第一页来看的话

其实我们讲了大几点对不对

输入电容 FB电阻 然后CBOOT电容 对吧

那我们都已经 这个芯片都已经考虑到这样周全

那你们使用更简单

那你输出电容和电感的话 其实也比较简单了

所以这样子的一个效果呢

就是说让我们的芯片使用起来更简单

然后效果会更好 性能会更佳

那我们来讲一下 就是说

刚才讲到产品对吧

那我们产品怎么设计呢

我把我刚才讲的几个产品的原理图都已经翻一遍了

然后我来总结

所以你看到 其实现在因为芯片的集成度啊

越来越高

它的外围元器件越来越少

你看到我讲的几个产品的外围元器件总数量都是7个

我们以LMR3630来举例子的话

这个是不可或缺的 因为你这个电阻 是用来调整你的电压输出的

你是需要5V还是需要3.3V 也很简单 对吧

你就放个电阻值

那这个boot值 因为我们的管子是in管

所以它用来去做自取驱动

那电感要储能

对吧 因为我们这个是converter 不是个模块

那输入电容和输出电容也是必须的

所以基本上它只留一些必须的外围元器件

把很多比如一些补偿 对吧

一些挺立调整 我们都已经放到这样一个芯片里面去了

所以说你的参数设计的话 就是器件参数值

你基本上只要根据我们规格书里面的值

或者是我们一个工具叫webench仿真就可以了

那对于这样一个外围比较简单的buck来说的话

我觉得关键点就是我们的PCB布板

我们只要把这个PCB布板做好了

因为它外面的东西很少 你只要跟着我们的标准设计就可以了

所以我上面讲的几点主要是在于一个PCB布板

那这是我们一个buck原理图嘛 对吧

那其实这两块已经被我们芯片集成了 对吧

是同步的芯片

除非你在外围输入电容 电感和输出电容

那我们知道 我们buck这样子是有个环路的

什么意思呢 就是说我们这个管子是上下管是交替导通

当我上管导通下管关闭的话

那我的电流是从这边往这边电感储能

对吧 然后往电容储能 形成回路

当我上管关闭 下管导通的 它这个电感储能是往负的释放能量

所以这是我们整个这个两个环路的工作原理

大家很清楚

那我们把这边路径呢 关键的一个路径

那为什么呢 我们知道我们这两个环路呢

这两个环路呢 它其实都已经包含了电流

那我们知道电流的波形是这样子的 对吧

所以电流波形是不能突变的 它是慢慢变化的

但是这样的环路 它是没有包含这样的电感

所以它这个环路的电流是突变的

所以从0到最高 对吧

也可以从最低上升到0

是突变电流

所以就这点我们要做一个比较好的处理

对这个关键环路

那这边讲了两个列子了 其实第一个例子就是说

我一个是电容放在这边

然后我的环路in部分是这么大

对吧

那如果电容往上放上一点 往上靠一点的

那我的面子变更大了 对不对

那其实从工作上来

那它这两个区别这只是说 我一个电容放得比较近

这个电容后来到这个环路比较大

一个环路比较小

那我们比较推荐就是说 我们第二种

那为什么呢 我们都知道我们EMI 特别是辐射这一块是跟环路面积有关系的

你环路面积越大 它辐射的能量越强

那环路面积越小的话 它辐射的能量会越弱

同时我们也要对地径的噪音做一个处理

这样可以远离一些有噪音的地

那我们这边举了两个例子

这是我们实际上两个板子做测试嘛

那第一个输入电容它的对比

这个很靠近芯片嘛 对不对

它的环路很小 那这边有测试到SW的值

以及输出纹波 和EMI值

那我们看第二个例子的话

我们把输入电容放得离芯片远一点了

所以跟上一页比的话 我这个环路就变大了嘛

对吧

那我们同样的情况下 看这样一个开关点的波形

以及输出纹波和EMI的值

那我们来比较一下它的实际情况

你可以看到小环路这样的值

它的SW最高点就变小 对不对

这个是4.5 这个是18.1

同时你的输出纹波也变小了

同时它的EMI从44变到41

那我这边强调几点就是说

你看这个电压值看上去变化很明显

那这个EMI才改变3db嘛 对吧

其实在实际的情况下 3db其实已经改善很多了

因为它这个单位是dbμV 知道我们dbμV的概念是什么呢

就说当你的电压值差一倍的时候 你的EMI可以改善6db

比如说你从75改成37.5的话 那EMI也只能改善6db

所以三个db的话 其实是已经一个比较可观的值了

你们知道我们什么也没动 只是把这个输入电容

从一个放得比较远的地方 改到一个放得比较近的地方嘛

对吧 就可以把EMI改三个db

那我相信这个点对大家来说是有帮助的

因为我们平时在减EMI的时候

要加滤波器啊、屏蔽啊、接地啊 什么都要改善

那你只要改个电容就可以把它改善 这很不错的 对不对

那这是刚才看了一个主功率电流环路

这边第二个环路 我们知道 我们这有一个boot的电容 自激电容

它这个电容是在上管关闭 下管导通的时候

对这个电容充电 对吧

然后 下管关闭 上管导通的时候给它放电

所以它也是一个充电放电的过程

所以带来一个开关跳变

所以我们希望我们在放这样一个自激电容的时候

这个环路也希望放得比较小 比较好

那我们还会串一个电阻 这个电阻是用来改善你的开关速度

使速度放慢一点 这样也可以把EMI变好一点

这EMI变好的话 这种方法是要形成效率的

就我的开关变慢的时候呢 我的EMI虽然变好了

但是 我的效率会变差一点

但是你如果是跟刚才那个改变电容位置比的话

它这种方法是对效率没有影响的

那第三点的话 就是讲这样一个反馈电阻 对吧

反馈电阻的话 我们希望你这根线不要太长

为什么呢 因为我们FB这个pin脚是非常敏感的

你在这个线场里会有很多噪音耦合进来

或者导致你这个FB耦合会它的噪音进来

这样导致你的整个输出环路不稳定了

你的输出也不正常了

那我们推荐什么值呢

推荐我们把这个电阻靠近FB

这跟线越短越好 这根线可以长一点没关系的

因为这个点本身不敏感

即使你敏感 通过这个电阻它可以把它衰减

所以把这个FB两个电阻 靠近这个Fpin脚

越近越好

那我这边举个例子 比如说我们这个LMR33630的话

大家可以看到 VIN的两个脚的话

我们芯片在低的时候 我先把它放在一起

这样子就非常方便

你如果放得很远 你放那边的话

这么放就很远 对不对

没有 所以我们放这边

那同样SW boot的话 我们也放在一起

这样你可以这边非常方便的放个电容

所以你看到我们这个布板上 对吧

这个电容就非常方便地放在这边了

那你这个boot也是 非常方便地放在这边

所以说刚才讲的原理

那这就是我们在这个芯片在定义的时候

我们就把这些东西考虑进来

让你的设计更简单 让你的性能更好

你不要花很多时间就可以得到一个比较好的结果 对吧

这个FB 这边对不对

那你要靠近FB这个的脚

你这个线可以很长 这个线很长没关系的

但是你一点要放这个两个电阻靠近FB的脚

所以我们再回到刚才那个第一页来看的话

其实我们讲了大几点对不对

输入电容 FB电阻 然后CBOOT电容 对吧

那我们都已经 这个芯片都已经考虑到这样周全

那你们使用更简单

那你输出电容和电感的话 其实也比较简单了

所以这样子的一个效果呢

就是说让我们的芯片使用起来更简单

然后效果会更好 性能会更佳