淺議低功耗、低噪聲電源電路設計的經驗與感想

三極管：作為外接的三極管，與雙極晶體管相比，因FET的開關速度比較快，所以開關損耗會較小，效率會更高一些。

DC-DC基本原理：

DC-DC電源是一種比較新型的電源。它具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等優點。但是由于電路工作在開關狀態，所以噪聲比較大。 通過下圖，我們來簡單的說說降壓型開關電源的工作原理。如圖所示，電路由開關K(實際電路中為三極管或者場效應管)，續流二極管D，儲能電感L，濾波電容 C等構成。當開關閉合時，電源通過開關K、電感L給負載供電，并將部分電能儲存在電感L以及電容C中。由于電感L的自感，在開關接通后，電流增大得比較緩慢，即輸出不能立刻達到電源電壓值。一定時間后，開關斷開，由于電感L的自感作用(可以比較形象的認為電感中的電流有慣性作用)，將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續流。這電流流過負載，從地線返回，流到續流二極管D的正極，經過二極管D，返回電感L的左端，從而形成了一個回路。通過控制開關閉合跟斷開的時間(即PWM——脈沖寬度調制)，就可以控制輸出電壓。如果通過檢測輸出電壓來控制開、關的時間，以保持輸出電壓不變，這就實現了穩壓的目的。

在開關閉合期間，電感存儲能量；在開關斷開期間，電感釋放能量，所以電感L叫做儲能電感。二極管D在開關斷開期間，負責給電感L提供電流通路，所以二極管D叫做續流二極管。

在實際的開關電源中，開關K由三極管或場效應管代替。當開關斷開時，電流很小;當開關閉合時，電壓很小，所以發熱功率U×I就會很小。這就是開關電源效率高的原因。升壓式DC/DC變換器原理：

升壓式DC/DC變換器主要用于輸出電流較小的場合，只要采用1~2節電池便可獲得3~12V工作電壓，工作電流可達幾十毫安至幾百毫安，其轉換效率可達70%-80%。

升壓式DC/DC變換器的基本工作原理如圖所示。

電路中的VT為開關管，當脈沖振蕩器對雙穩態電路置位(即Q端為1)時，VT導通，電感VT中流過電流并儲存能量，直到電感電流在RS上的壓降等于比較器設定的閩值電壓時，雙穩態電路復位，即Q端為0。此時VT截止，電感LT中儲存的能量通過一極管VD1供給負載，同時對C進行充電。當負載電壓要跌落時，電容C放電，這時輸出端可獲得高于輸大端的穩定電壓。輸出的電壓由分壓器R1和R2分壓后輸入誤差放大器，并與基準電壓一起去控制脈沖寬度，由此而獲得所需要的電壓，即式中:VR——基準電壓。

DC-DC電路PCB設計要求：

在設計印刷線路板時，設計工程師都會仔細思考銅線的走線方式和元器件的放置問題。如果沒有充分考慮這兩點，印刷線路板的效率、最大輸出電流、輸出紋波及其它特性都將會受到影響。產生這些影響的兩個主要原因則是地線(GND、VSS)和電源線(+B、VCC、VDD)的連接，如果地線及電源線設計合理，電路將能正常地工作，獲得較好的性能指標，否則會產生干擾、性能指標惡化等問題。本文就DC/DC轉換器的設計，介紹一些通用的設計原則和地線連接方法。

圖1：基于基本設計原則的布線模式；圖2：升壓電路的PCB設計示例。圖3：降壓電路的PCB設計示例