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分类

同步整流BUCK电路可与二极管结合： 在上管开关和下管开关过渡期间，下管功率MOSFET二极管连续流电感电流。二极管的正导电压较高。可选的肖特基二极管可并行于SW引脚和GND在引脚之间，以提高整体效率。下表列出了肖特基二极管及其制造商的例子。

封装

FCOL包装在电气和散热方面有很好的优势。在FCOL封装，每个接脚都能为硅晶粒提供良好的热传导；并通过适当的方式PCB布局，每个接脚从晶粒到PCB传导更多的热能。这样，从接面到环境的总热阻就可以大大降低。外观相同，内部焊接（wire-bond）与封装相比，覆晶式（FCOL）包装确实能提供更好的散热能力。

焊线式

键合金线：半导体封装的核心材料是半导体生产中不可缺少的核心材料，连接引脚和硅片，传达电信号。超线直径仅为1/4m，生产键合线需要高强度、超精度和耐高温的技术能力。按材质可分为键合金线和键合银线。键合金线是一种优良的电气、导热、机械性能和化学稳定性，主要作为半导体关键包装材料（键合金线、框架、塑料密封、焊接球、高密度包装基板、导电胶等）。在LED封装中起到一个导线连接的作用，将芯片表面电极和支架连接起来，当导通电流时，电流通过金线进入芯片，使芯片发光。近两年来，键合银线LED，IC替代传统金线的产品出现在行业内。由于近两年黄金价格不断上涨，用于LED，IC封装金丝的价格也在上涨。与此同时，产品价格也在下降。因此，廉价的替代品银合金线应时出现(一种键合线，主要由铜组成的芯和在芯上形成的涂层，由熔点高于铜的抗氧化金属制成，键合线各单位截面积的拉伸为0.021%/μm2或更多)。 带来键合线寄生电感：

对策：RC缓冲抑制电路 见Buck电路|EMI问题对策 —— DAVID 添加RC缓冲电路能有效抑制振铃现象，增加开关切换损耗。 RC缓冲电路应放置在靠近开关节点和功率的地方。使用外部MOSFET开关的Buck转换器中，RC缓冲电路应直接穿过下桥MOSFET放置漏极和源极。下图显示了RC缓冲电路的位置。

覆晶式

下图显示覆晶式（FCOL，Flip-Chip-On-Lead）SOT-23-6包装的内部结构。(为了明确说明晶粒以透视图显示)硅晶粒的正面通过焊柱直接贴在导线架上，使热和电能直接从硅晶粒传递到导线架上。焊柱的联机长度很短，电阻、电感和杂散电容明显降低，因此 I 2 R I^2R I2R和开关造成的损耗都因此而降低，同时废热也可减少。所有的接脚现在都如同小散热片，可达降温效果，所以有更多的热从封装传到PCB，因此而降低晶粒温度。图四显示了同样消耗0.5W、在FCOL封装时，该元件的热模拟。上述热仿真清楚地显示在FCOL封装时，所有接脚的热传导更均匀，且在该元件中间接脚的周围并无形成热点。

开关电源

(SMPS, Switched-Mode Power Supply)        是一种非常高效的电源变换器，其理论值更是接近100%，种类繁多。按拓扑结构分，有Buck，Boost，Buck-Boost，Charge-pump等；按开关控制方式分，有PWM,PFM；按开关管类别分，有BJT，FET，IGBT等。本次讨论以数据卡电源管理常用的PWM控制Buck Boost型为主。

三种基本的非隔离开关电源

Buck降压型电路         V o = V i n × D ， V o < V i n Vo=Vin×D，Vo<Vin Vo=Vin×D，Vo<Vin

Boost升压型电路         V o = V i n / ( 1 − D ) ， V o > V i n Vo=Vin/(1-D)，Vo>Vin Vo=Vin/(1−D)，Vo>Vin Buck-Boost升降压型电路         V o = V i n × D / ( 1 − D ) Vo=Vin×D/(1-D) Vo=Vin×D/(1−D)        当 D < 0.5 ， V o < V i n D<0.5，Vo<Vin D<0.5，Vo<Vin；当 D > 0.5 ， V o > V i n D>0.5，Vo>Vin D>0.5，Vo>Vin

纹波（ripple）

       纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频（中国是50Hz）的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，可以用绝对量，也可以用相对量来表示。例如一个电源工作在稳压状态，其输出为100V/5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV就是纹波的绝对量，而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mV/100V=0.01%，即等于万分之一。

       进一步削弱纹波

1. 二级滤波，就是再加一级LC滤波器

       LC滤波器对噪纹波的抑制作用比较明显，根据要除去的纹波频率选择合适的电感电容构成滤波电路，一般能够很好的减小纹波。        但是，这种情况下需要考虑反馈比较电压的采样点。（如下图所示）采样点选在LC滤波器之前（Pa），输出电压会降低。因为任何电感都有一个直流电阻，当有电流输出时，在电感上会有压降产生，导致电源的输出电压降低。而且这个压降是随输出电流变化的。        采样点选在LC滤波器之后（Pb），这样输出电压就是我们所希望得到的电压。但是这样在电源系统内部引入了一个电感和一个电容，有可能会导致系统不稳定。关于系统稳定，很多资料有介绍，这里不详细写了。        对于高频噪声，由于频率高幅值较大，后级滤波虽然有一定作用，但效果不明显。这方面有专门的研究，简单的做法是在二极管上并电容C或RC，或串联电感。

2. 在二极管上并电容C或RC        下图是实际用二极管的等效电路。二极管高速导通截止时，要考虑寄生参数。在二极管反向恢复期间，等效电感和等效电容成为一个RC振荡器，产生高频振荡。为了抑制这种高频振荡，需在二极管两端并联电容C或RC缓冲网络。电阻一般取10Ω-100Ω，电容取4.7pF-2.2nF.        在二极管上并联的电容C或者RC，其取值要经过反复试验才能确定。如果选用不当，反而会造成更严重的振荡。        对高频噪声要求严格的话，可以采用软开关技术。关于软开关，有很多书专门介绍。

开关电源的元件构成

以下部分内容摘自《XL401X系列降压恒压产品设计指南》、AP2953A数据手册、AP2961A数据手册

有源开关

       一般为三极管、IGBT、NMOS。以后的趋势是NMOS内置（小电流≤5A）或外置，外置NMOS可以并联使用。

肖特基二极管或快恢复二极管

       续流二极管在开关管关闭时有电流通过，形成续流通路；需要选择肖特基二极管，肖特基二极管VF值越低，转换效率越高；        续流二极管额定电流值大于最大输出电流，正常工作时平均正向电流可计算如下： I D A V G = I O U T M A X × V I N − V O U T V I N I_{DAVG}=I_{OUTMAX}×\frac{V_{IN}-V_{OUT}}{V_{IN}} IDAVG​=IOUTMAX​×VIN​VIN​−VOUT​​        续流二极管反向耐压大于最高输入电压，建议预留30%以上裕量。 常见型号

不使用普通硅二极管的原因

       普通硅二极管压降大，功耗大：        高频下，普通二极管由于结电容大，反向恢复时间慢：        GreatScott! 电子基础＃31：肖特基二极管（机翻字幕介意勿看 请绕道！）—— Dljayman译

如图，1kHz内，1N4007工作得非常好：

电感

       相关知识见【电路补习笔记】3、电感的参数与选型        一般情况下，环形铁硅铝磁芯的电感比黄白环铁粉芯的电感效率高5%左右。        电感维持一个持续的电流到负载端，电感上的纹波电流是取决于电感值的：        大感值减小电流峰-峰值。但是考虑到电感值会增加磁芯面积、导线串联电阻以及也会减小一定的电流带载能力，一般来说，电感值基于纹波电流的需求容限来选择，即按下式： L = D M I N × ( V I N − V O U T ) f S W I L O A D M A X K R I P P L E = V O U T × ( V I N − V O U T ) V I N f S W I L O A D M A X K R I P P L E L=\frac{D_{MIN}×(V_{IN}-V_{OUT})}{f_{SW}I_{LOADMAX}K_{RIPPLE}}=\frac{V_{OUT}×(V_{IN}-V_{OUT})}{V_{IN}f_{SW}I_{LOADMAX}K_{RIPPLE}} L=fSW​ILOADMAX​KRIPPLE​DMIN​×(VIN​−VOUT​)​=VIN​fSW​ILOADMAX​KRIPPLE​VOUT​×(VIN​−VOUT​)​ 式中， V I N V_{IN} VIN​是输入电压， V O U T V_{OUT} VOUT​为输出电压， f S W f_{SW} fSW​为开关频率， I L O A D M A X I_{LOADMAX} ILOADMAX​为最大负载电流， K R I P P L E K_{RIPPLE} KRIPPLE​为纹波系数。通常选择 K R I P P L E K_{RIPPLE} KRIPPLE​ = 30%使得纹波电流峰-峰值为最大负载的30%左右。        电感值确定后，电感电流峰-峰值可按下式计算： I L P K − P K = V O U T × ( V I N − V O U T ) L × V I N × f S W I_{LPK-PK}=\frac{V_{OUT}×(V_{IN}-V_{OUT})}{L×V_{IN}×f_{SW}} ILPK−PK​=L×VIN​×fSW​VOUT​×(VIN​−VOUT​)​        峰值电感电流按下式计算： I L P K = I L O A D M A X + 1 2 I L P K − P K I_{LPK}=I_{LOADMAX}+\frac{1}{2}I_{LPK-PK} ILPK​=ILOADMAX​+21​ILPK−PK​        选择的电感不能在电流达到 I L P K I_{LPK} ILPK​时饱和，最大输出电流可按下式计算： I O U T M A X = I L I M − 1 2 I L P K − P K I_{OUTMAX}=I_{LIM}-\frac{1}{2}I_{LPK-PK} IOUTMAX​=

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