减少DC/DC变换器的接地反弹——几点接地建议

简介：
本文探讨了如何在设计中减少DC/DC变换器的接地反弹问题，并提出了几点有效的接地策略和建议，以提高系统的稳定性和可靠性。 在电路设计领域，接地是一项基础技术，在DC-DC变换器的设计过程中尤为重要。本段落将重点讨论导致系统不稳定性和电磁干扰（EMI）的“地弹”现象及其解决方法。 虽然原理图中接地看似简单，但在实际印制电路板（PCB）设计时，由于电流快速变化会在各个节点聚集大量电流，从而产生所谓的“地弹”。这种瞬态电压会导致性能波动，并对周围的电子设备造成干扰。理解其物理本质有助于我们更好地应对这一问题。 地弹通常由磁通量的变化引起：导线中的电流会产生磁场，强度与电流成正比；而穿过环路的面积和磁场强度乘积决定了磁通量变化的程度。当开关切换时，这些环路内的磁通量会急剧增加或消失，在整个电路中产生瞬态高电压。 尽管现代PCB设计使用低电阻铜材料可以减少由导线电阻引起的电压降（即使电流有1安培的变化也只能引起大约500微伏的电压变化），但在存在细长印制线路或不适当的菊花链式接地方式的情况下，较大的环路面积仍可能导致问题。此外，寄生电容器充放电也可能为瞬态大电流提供路径。 为了减少DC-DC变换器中的地弹现象： 1. 控制磁通量的变化：尽量减小电流回路的面积。 2. 使用等效电源模型简化分析：将输入的大电容视为电压源，输出的大电感视作电流源。例如，在高频工作条件下，降压型变换器中大电容器被视为恒定电压源而大电感则被看成是恒定电流源。 3. 避免细长的印制线路和菊花链式接地方式；使用较宽导线以减少电阻上的电压降。 4. 考虑寄生电容的影响，合理安排电路布局，在必要时提供安全的回流路径。 通过以上措施可以有效降低DC-DC变换器设计中的地弹现象，进而改善性能并减小电磁干扰。