降低DC/DC转换器的地线跳动的接地技术技术分类：HYPERLINK"http://www.ednchina.com/TechClass/Power/Default.aspx"电源技术|2008-05-04JeffBarrow，ADI公司由于地是位于负载的低端，而且由于改变环路面积是HYPERLINK"http://article.ednchina.com/word/132917.aspx"\o"地线跳动"地线跳动的原因，所以，我们用图7来说明如何通过仔细地选择CVIN的位置来降低环路面积中的变化部分，以此达到降低地线跳动的目的。电容CVIN把高端开关的上方直接旁路到低端开关的下方，因而，缩小了变化中的环路面积，并将环路与地线回流通路相隔离。当从一个状态变到另一个状态时，从VIN的下端到负载的下端之间没有出现任何环路面积或开关电流的变化。因此，地线回流通路上就没有跳动。实际上，印制电路板的布图本身决定了电路的性能。图8是图6中降压型(buck)电路的一个PCB布图。在开关的位置为状态1的情况下，高端开关被闭合，直流则沿着外侧的红色环路流动。当开关位置为状态2时，低端开关被闭合，现在的直流沿着蓝色环路流动。可以看出，环路面积发生了变化，因此磁通也发生了变化。所以，有感应电压产生，也就有地线跳动。为了清晰，布图是用单层PCB实现的，但使用第二层作为整体地线平面并不能解决这个跳动问题。在给出改进的布图之前，我们用图9给出一个简单的例子，解释为什么其中使用的一块整体的地线平面并不能像预期的那样解决问题。这里，我们构成的一个双面印制板，使旁路电容以直角与顶层内的电源线相连。在左边的例子中，地线平板是一整块的，也没有被分割。顶层的连线中的电流先流过电容，然后沿着过孔往下，进入地线平板。因为交流总是选择最小阻抗的通路，所以，地线的回流电流在流回电源的通路中，会形成一个圆角。所以，当电流的幅度或频率改变时，电路的磁场和相应的环路面积就发生变化，因而使磁通也发生变化。电流沿着最容易的路径流动的趋势，就意味着即使是一整块的接地平面也会有跳动，而与它的导电率无关。在右边的例子中，在地线平面中适当的分割将使回流的电流被限制在最小的环路面积内，因而极大地降低了跳动。在由分割形成的回流线路上产生的任何残余的跳动电压，都被隔离在总的地线平板之外。图10中的印制板布图使用了图9中指出的原理，以降低地线跳动。图中被设计成了一个2层的印制板，因而输入电容和两个开关被置于地线平面内的一个小岛的上方。这个布图未必是最好的，但它工作得很好，并且指出了一个关键性的原理。我们可以看出，被红色(状态1)和被蓝色(状态2)电流所包围的环路面积是很大的。但是，这两个环路之间的差值却很小。环路面积的改变量很小意味着磁通的改变量很小，所以，地线跳动也就很小。(但一般来说，这也要求环路的面积很小，而这个图示只是用来说明交流电流通路之间匹配的重要性。)此外，在地线回流小岛内，磁场和环路面积确实都发生了改变，所以，任何地线回流通路上的跳动都被包围在分割之内。另一个有意思的事情是，输入电容CVIN乍一看时，似乎看不出是置于高端开关的上方与低端开关的下方之间，如图7中讨论的那样，但在仔细琢磨之后，可以发现确实如此。虽然物理上的互相靠近是好的，但实际上起作用的是电学上的接近，而这是通过减小环路面积来实现的。升压型(boost)转换器的地线跳动升压型(boost)转换器本质上是降压型(buck)转换器的一个镜像反射的结构，所以，从图11可以看出，这个输出电容必须被放在高端开关的上方与低端开关的下方之间，只有这样，才能使环路面积的变化量减到最小。升压型转换器意味着CVOUT的放置是非常关键的，这就好比在降压型转换器中CVIN的放置是非常关键的一样。回顾地线上的跳动电压原则上是由磁通的变化引起的。在直流转换器的开关电源中，磁通发生变化是因为高速开关把电流导入不同的电流环路面积。但是，仔细地选择降压型和升压型电路的输入与输出电容的位置，以及精细地对地线平面进行分割，可以对这种跳动进行隔离。但是，当在地线平面上分割的时候，重要的一点是必须十分小心，以防止由于分割可能使电路中某些其他回流电流增加环路面积。此外，一个良好的设计总是把真正的地放在负载的下端，而且不产生任何环路面积的改变或电流的改变。其他任何通过导线相连的点也可以叫做“地”，但这只是回流通路上的一个点而已。其它用于地线分析的有用概念如果你牢记下面的基本概念，你就会清楚地知道什么样的做法会产生或不会产生地线跳动。图12表示了两条互成直角的导线是不会有磁场互感作用的。当两条平行导线流过等值且同向电流时（图13），它们周围的磁力线在两条导线之间的区域内是处处抵消的，所以，总的存储能量要小于单根导线时的