เมื่อเปรียบเทียบกับ LDO วงจรของ DC-DC นั้นซับซ้อนและมีเสียงดังกว่ามาก และข้อกำหนดเลย์เอาต์และเลย์เอาต์ก็สูงกว่า คุณภาพของโครงร่างส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของ DC-DC ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องเข้าใจโครงร่างของ DC-DC

1. รูปแบบที่ไม่ดี
●EMI, พิน DC-DC SW จะมี dv/dt สูงกว่า, dv/dt ที่ค่อนข้างสูงจะทำให้เกิดการรบกวน EMI ที่ค่อนข้างใหญ่;
●เสียงกราวด์ สายกราวด์ไม่ดี จะสร้างสัญญาณรบกวนการสลับบนสายกราวด์ค่อนข้างมาก และเสียงเหล่านี้จะส่งผลต่อส่วนอื่น ๆ ของวงจร
●แรงดันไฟตกคร่อมเกิดขึ้นที่สายไฟ หากการเดินสายไฟยาวเกินไป แรงดันไฟฟ้าตกจะถูกสร้างขึ้นบนสายไฟ และประสิทธิภาพของ DC-DC ทั้งหมดจะลดลง

2. หลักการทั่วไป
●สลับวงจรกระแสไฟขนาดใหญ่ให้สั้นที่สุด
●กราวด์สัญญาณและกราวด์กระแสสูง (กราวด์ไฟฟ้า) จะถูกส่งแยกกันและเชื่อมต่อในจุดเดียวที่ชิป GND

1. วงจรสวิตชิ่งแบบสั้น
LOOP1 สีแดงในภาพด้านล่างคือทิศทางการไหลของกระแสเมื่อท่อด้านสูง DC-DC เปิดอยู่และท่อด้านต่ำปิดอยู่ สีเขียว LOOP2 คือทิศทางการไหลของกระแสเมื่อท่อด้านสูงและท่อด้านต่ำถูกเปิด

ในการที่จะทำให้ทั้งสองลูปมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และทำให้เกิดการรบกวนน้อยลง จำเป็นต้องปฏิบัติตามหลักการต่อไปนี้:

●ตัวเหนี่ยวนำใกล้เคียงกับพิน SW มากที่สุด
●ความจุอินพุตใกล้เคียงกับพิน VIN มากที่สุด
●กราวด์ของตัวเก็บประจุอินพุตและเอาต์พุตควรอยู่ใกล้กับพิน PGND
●ใช้วิธีการวางลวดทองแดง

ทำไมคุณถึงทำอย่างนั้น?

●เส้นที่ละเอียดและยาวเกินไปจะทำให้อิมพีแดนซ์เพิ่มขึ้น และกระแสขนาดใหญ่จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้ากระเพื่อมที่ค่อนข้างสูงในอิมพีแดนซ์ขนาดใหญ่นี้
●สายไฟที่ละเอียดและยาวเกินไปจะเพิ่มการเหนี่ยวนำปรสิต และเสียงสวิตช์คัปปลิ้งบนตัวเหนี่ยวนำจะส่งผลต่อเสถียรภาพของ DC-DC และทำให้เกิดปัญหา EMI
●ความจุและความต้านทานของปรสิตจะเพิ่มการสูญเสียการสลับและการสูญเสียการเปิด-ปิด และส่งผลต่อประสิทธิภาพของ DC-DC

②การต่อลงดินแบบจุดเดียว
การต่อลงดินจุดเดียวหมายถึงการต่อลงดินจุดเดียวระหว่างกราวด์สัญญาณและกราวด์กำลัง จะมีสัญญาณรบกวนการสลับค่อนข้างมากบนกราวด์ไฟฟ้า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการรบกวนสัญญาณขนาดเล็กที่มีความละเอียดอ่อน เช่น พินป้อนกลับของ FB

●กราวด์กระแสสูง: L, Cin, Cout, Cboot เชื่อมต่อกับเครือข่ายของกราวด์กระแสสูง
● กราวด์กระแสต่ำ: Css, Rfb1, Rfb2 เชื่อมต่อแยกต่างหากกับเครือข่ายกราวด์สัญญาณ

ต่อไปนี้เป็นเค้าโครงของบอร์ดพัฒนาของ TI สีแดงคือเส้นทางปัจจุบันเมื่อท่อบนถูกเปิด และสีน้ำเงินคือเส้นทางปัจจุบันเมื่อท่อล่างถูกเปิด เค้าโครงต่อไปนี้มีข้อดีดังต่อไปนี้:

●GND ของตัวเก็บประจุอินพุตและเอาต์พุตเชื่อมต่อกับทองแดง เมื่อติดตั้งชิ้นส่วน ควรวางพื้นทั้งสองเข้าด้วยกันให้ไกลที่สุด
●เส้นทางปัจจุบันของ Dc-Dc-ton และ Toff นั้นสั้นมาก
●สัญญาณเล็กๆ ทางด้านขวาคือการต่อลงดินจุดเดียว ซึ่งอยู่ห่างจากอิทธิพลของสัญญาณรบกวนสวิตช์กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ทางด้านซ้าย

3. ตัวอย่าง

โครงร่างของวงจร DC-DC BUCK ทั่วไปมีดังต่อไปนี้ และจุดต่อไปนี้ระบุไว้ใน SPEC:
●ตัวเก็บประจุอินพุต หลอด MOS ขอบสูง และไดโอดสร้างวงจรสวิตชิ่งลูปที่เล็กและสั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
●ความจุอินพุตใกล้เคียงกับพิน Vin Pin มากที่สุด
●ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อป้อนกลับทั้งหมดสั้นและตรง และตัวต้านทานป้อนกลับและองค์ประกอบชดเชยอยู่ใกล้กับชิปมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
●SW ห่างจากสัญญาณที่ละเอียดอ่อนเช่น FB;
●เชื่อมต่อ VIN, SW และโดยเฉพาะ GND แยกกันกับพื้นที่ทองแดงขนาดใหญ่เพื่อระบายความร้อนชิปและปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อนและความน่าเชื่อถือในระยะยาว

4. สรุป

เค้าโครงของวงจร DC-DC มีความสำคัญมาก ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อเสถียรภาพในการทำงานและประสิทธิภาพของ DC-DC โดยทั่วไป SPEC ของชิป DC-DC จะให้คำแนะนำเกี่ยวกับโครงร่าง ซึ่งสามารถอ้างอิงถึงการออกแบบได้