1 先容

随着时代的生长，工业，车载，通讯，消耗类等产品都提出了小型化，智能化的需求。响应的，关于这些系统中的电源？樘岢隽诵⌒突囊。现在，市场上依然保存许多异步Buck电源治理芯片使用的场景，针对这些应用，接纳同步Buck电源治理芯片举行升级，可以增添集成度，提升电源效率。然而在升级替换的历程中，需要注重PCB的结构。若是需要不更改PCB结构直接升级替换，需要在元器件选择上有所注重。

本文首先对同步Buck，异步Buck举行先容，给出同步Buck的PCB结构注重事项，然后团结实例给出替换中可以接纳的包管电源正常事情的要领，供工程师参考。

2 同步Buck和异步Buck

表格1 同步Buck和异步Buck优弱点比照

	同步Buck	异步Buck
优点	效率高，MOS管导通电阻一样平常为毫欧级别，以SCT2432为例[?1]，同步整流管导通电阻为50毫欧，流过4A电流时其压降为0.2V，小于二极管压降	价钱自制，一律条件下，肖特基二极管比MOSFET自制
弱点	1.??本钱高，MOS管本钱高于肖特基二极管，同时驱动电路也需要本钱 2.?控制重大，需要特另外控制电路包管上下管同步事情	效率低，二极管正向导通压降牢靠，锗管一样平常为0.2~0.3V，硅管一样平常为0.7V。当流经二极管的电流较大时，二极管消耗占比大
适用场景	对效率要求高的应用	输出电压较量高的场景，此时二极管压矫魅占整体电压的比例较小

图 3 SCT2432典范应用原理图

3 同步Buck PCB结构注重事项

图 4和图 5所示，在功率管关断时代，异步Buck通过外置的二极管举行续流，在这个阶段，芯片内部的地受到的滋扰较；而关于同步Buck，在这个阶段，续流电流流经芯片内部的地，芯片内部地受到的滋扰大。异步Buck关于续流二极管的开通不需要控制，而同步Buck需要对同步整流MOSFET举行控制，若是地电平不稳固，会影响内部控制电路事情。同时，Buck电路在开关切换时，大的di/dt在PCB的寄生电感上会爆发压降，形成谐振，而MOSFET的体二极管的反向恢复特征较差，不可像肖特基二极管那样快速恢复。因此，关于同步Buck的结构，地的设置需要区分模拟地和功率地，两个地实现单点毗连。

图 6是SCT2432的EVM结构示例，可以看到，功率器件输入电容，输出电容，和关于异步Buck而言的续流二极管的地共用一块铜皮，这是功率地；模拟设置的外围器件反响分压电阻，缓起电容等处于统一个地，这是模拟地。两个地只在芯片的GND管脚处单点毗连。这样可以有用避免功率地上的转变滋扰到模拟电路事情，大大提升了系统稳固性。

图 4 异步Buck变换器事情

图?5 同步Buck变换器事情

图?6 同步Buck变换器事情

别的，由于同步Buck电源治理芯片将同步MOSFET集成到芯片内部，热越发集中，需要对散热合理妄想。首先，将芯片安排在离热源较远的位置；其次，在顶层的地需要足够大，包管散热效果，地层安排地平面，芯片的散热焊盘下面打过孔阵列，包管对地平面的阻抗足够低，推荐接纳直径为8mil的过孔。为了包管顶层的地面积足够大，Boot电容的走线可以安排在非顶层。

输出电感安排在离SW管脚近的位置，同时包管两者之间的毗连线短而粗。输入的滤波电容安排在离VIN管脚和GND最近的位置，最大化镌汰寄生参数的影响。

4?同步Buck直接替换异步Buck事情异常解决要领

在同步Buck替换异步Buck时，保存不改PCB，直接P2P替换的情形。此时，若是PCB结构不对理，是保存替换完无法稳固正常事情的情形的。关于这样的情形，我们可以接纳以下几种步伐举行实验，有时机不改PCB也能实现电源正常事情。

图?7 不对理结构示例

图?7是一个不对理结构示例，可以看到输入和输出电容划分位于散热焊盘的双方，反响的地和功率地直接相连，功率地和模拟地没有疏散。图?8是在这种结构情形下满负载事情的波形，可以看到输出电压是稳固的，可是SW点的开关波形是不稳固的，电路处于次稳态。

4.1 反响下分压电阻并联1nF电容

图?8?24VIN，5VOUT，3.5A输出电流波形

4.1 反响下分压电阻并联1nF电容

在反响下分压电阻旁并联1nF对地电容可以提升抗滋扰能力，图 9是增添电容后的事情波形，可以发明SW的波形不再保存巨细波的情形，事情频率稳固。

图?9 增添1nF对地电容后24VIN，5VOUT，3.5A输出电流波形

4.2 减小反响分压电阻

若是原有的PCB结构时没有预留下分压电容位置，可以适当减小反响分压电阻阻值，牺牲部分效率，增添反响电流，增添反响网络抗滋扰能力，关于稳固系统也有资助。图 10是分压电阻改为原来的十分之一后的事情波形，批注系统进入稳态。推荐的下分压电阻最小值不要小于1k?，不然增添的牢靠消耗过大，影响电源整体效率。

图 10 将反响分压电阻从53.6k/10.2k减小为5.36k/1.02k后事情波形

5 总结

本文先容了同步Buck和异步Buck的结构，对两者的优弱点举行了比照，同步Buck关于提升效率，提升产品效能有较大的作用。同时针对同步Buck替换异步Buck的趋势，详细先容了PCB结构时的注重事项，最主要的是举行模拟地和功率地的区分，接纳单点接地模式。关于不对理PCB结构直接升级替换的情形，给出了增添下分压电阻并联1nF电容和减小分压电阻阻值的要领举行调解，有助于工程师减小事情量，快速实现非同步计划转同步计划。

6 参考

1） SCT2432STER