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怎样快速制作 DC/DC 转换器原型
电子报第 25 期 | 一月, 25, 2018

在完整的产品设计流程中,器件选择和原型制作总是居于非常关键的位置,小小的失误就会带来很严重的后果。因此,在完成器件选择和电路设计以后,借助原型的制作、测试就可以将选型和设计中的问题快速暴露出来,还能让我们对整体性能有一个深刻的洞察。

为了满足客户的需要,立锜可向客户提供能够反映器件性能的评估板。这些评估板都是经过精心设计的,具备良好的热性能和电特性,但与客户的需求不一定完全相同。举例而言,实际的 PCB 布局可能完全不同,甚至在电路上也会有很大差异。在通常情形下,你可能会直接使用 CAD 软件完成全部的设计,直到完整的板子做好以后才会开始试运行,几周的时间可能就这样过去了。

在等待期间,如果能花几个小时制作一块手工原型是个很好的选择。实际上,大多数带引脚封装的 DC/DC 转换器的原型制作只需花费很少的时间,而方法却极其简单,我们把它称作 isolation routing,也就是切割布线法,所需材料只是常用的双面覆铜板,工具则主要依靠电磨机,用它可将板上铜箔分割成为一个个小岛,再将器件跨接在这些小岛之间就成了。这种方法对 DC/DC 转换器来说非常合适,铜箔小岛带来的感抗非常低,电阻非常小;用底层铜箔可以构造出阻抗很低的接地层;将铜线穿过贯通孔即可将上下两层的铜箔连接起来形成漂亮的导通孔;具有实战经验的人可在一两个小时里就完成所有的工作。

需要用到的工具
  • 一台高速电磨机(要有可调的夹具),可用它打出不同尺寸的孔,并用它完成切割任务
  • 一些切割头(有点像牙医使用的工具),或是金刚砂磨头
  • 0.5/0.6/0.7/0.8/0.9/1mm 的钻头
  • 一点细砂纸(500 目的)
  • 清洁刷
  • 0.5mm 铅笔和橡皮擦
  • 工具刀和金属尺子
  • 镊子
  • 尖头的锥子
  • 双面覆铜板
  • 用于接通导通孔和跳线的 0.6mm、0.9mm 铜线
  • 一把好用的烙铁和一台热风焊机
怎样进行器件选型和电路设计?

Richtek Designer 可以帮你挑选最适当的器件,还能生成电路、计算参数。如果还要进行仿真并想得到真实的结果,请记得把实际要用的元件参数输入系统,这对 MLCC 电容来说尤其重要,它们的实际参数与电路工作条件有关,可以根据其规格书中提供的信息推算出来。

怎样完成布局设计?

当你进行 DC/DC 转换器设计时,必须确保关键电流回路的最小化。对 Buck 转换器来说,它的关键电流回路是输入回路,其中的电流不是连续的,具备生成严重 EMI 问题的潜力。如果换成 Boost 转换器,它的关键回路就变成输出回路了。

你也必须确保存在电压急剧变化的开关节点的最小化,让它们远离敏感电路。在好的设计中,存在大电流切换的环节和小信号电路也必须分开处理,小信号电路应通过很干净的路径与 IC 地相连。

怎样处理发热问题?

表面贴装器件通常借助 PCB 铜箔进行散热,了解它们的功率消耗是非常重要的,必须对它们在应用中的表现进行评估,确保不要出现问题。在进行这项工作时,IC 的封装、板面空间尺寸、布局关系、板子的层数、相邻元件的发热状况、环境温度、气流条件都要纳入考虑范畴

进入实操阶段

怎样才能快速完成一块DC/DC转换器原型的设计、制作和测试呢?请观赏影片《快速制作 DC/DC 转换器原型》,了知详情。

视频内容涉及元件的选型、电路的优化、PCB 设计和实际的制作,还提供了输出纹波的测试方法、稳定性测试方法和热性能测试方法,不同的布局对性能的影响也表现在其中。

新品信息
 

RTQ2103A-QA 是经过 AEC-Q100 Grade 1 认证的车用 DC/DC 转换器,工作电压范围为 3V-6V,负载能力为 2A,输出电压范围为 0.45V-5.5V,自身静态电流消耗仅 30μA,是采用 SOP-8 封装的 ACOT 架构同步 Buck 转换器,可在 -40°C ~ -125°C 环境温度下工作。因其采用 2.7MHz 工作频率,外围元件尺寸很小,能避免对中波调幅广播造成干扰。ACOT 控制架构赋予其优异的瞬态响应能力,是汽车娱乐设备、控制仪表、HUD、车用网络设备等应用的理想选择。

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    RT6218A/B (PSM/PWM) 是负载能力为 2A、4.5V-18V 输入、0.765V-6.5V 输出、工作频率 650kHz、采用 TSOT-23-8 封装的 ACOT 架构同步 Buck 转换器,具有可设定的软起动、Power Good 输出等特性,适合机顶盒、电视机、网络设备等使用。

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    RT6246 RT6248 RT6250 是负载能力分别为 6A/8A/10A 的 ACOT 架构同步 Buck 转换器系列,具有 4.5V-18V 输入电压范围、500kHz 工作频率、0.6V 参考电压和很低的开关导通电阻,最高转换效率可达 95%,全部采用芯片倒装的 UQFN-12HL 封装。

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