圖 2-1 所示為具有功率級元件、集成式柵極驅(qū)動器和 VCC 偏置電源的 TPS55288 四開關(guān)降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。圖 2-1 還通過顏色區(qū)分大電流布線、高 dI/dt 關(guān)鍵環(huán)路和高 dv/dt 開關(guān)節(jié)點。

圖 2-1 具有關(guān)鍵環(huán)路的降壓/升壓轉(zhuǎn)換器原理圖

紅色陰影部分的環(huán)路 1 和環(huán)路 2 是降壓橋臂和升壓橋臂的兩個關(guān)鍵高頻電源環(huán)路。在這兩個環(huán)路中，長而細(xì)的布線會導(dǎo)致過量噪聲、開關(guān)節(jié)點上的過沖和振鈴以及寄生電感引起的地彈。在 MOSFET 開關(guān)事件期間，換向電流的壓擺率可能超過 3-5A/ns，因此一個 2nH 的寄生電感會導(dǎo)致 6V 的電壓尖峰。在這些關(guān)鍵環(huán)路中流動的脈沖矩形電流波形具有較高的諧波含量，因此較大的環(huán)路面積會導(dǎo)致從中散發(fā)出很大的輻射能量，從而引起電磁干擾問題。因此，最大限度地減小布線長度以及環(huán)路 1 和環(huán)路 2 的封閉面積至關(guān)重要。

流入主電感器的電流主要是直流，帶有疊加的三角電流紋波。電感本質(zhì)上限制了電流變化率。與主電感器串聯(lián)的寄生電感是良好的。同時，開關(guān)節(jié)點 SW1 和 SW2 的面積應(yīng)盡可能小。如果 SW1 和 SW2 覆銅區(qū)較大，高 dv/dt 噪聲信號會通過電容耦合特性耦合到附近的其他布線，從而引起電磁干擾問題。

圖 2-1 中的環(huán)路 3 和環(huán)路 4 是降壓橋臂 MOSFET 的柵極環(huán)路。環(huán)路 3 表示由自舉電容器供電的 MOSFET 的高側(cè)柵極驅(qū)動器電路。環(huán)路 4 表示由 VCC 電容器供電的 MOSFET 的低側(cè)柵極驅(qū)動器電路。導(dǎo)通路徑和關(guān)斷路徑分別由實線和虛線表示。為了在導(dǎo)通和關(guān)斷轉(zhuǎn)換期間對 MOSFET 的柵極電容進行充電和放電，峰值高達(dá) 1A 左右的瞬時電流會在柵極環(huán)路中短暫流動。

將 VCC 去耦電容器放置在非常靠近 VCC 和 PGND 引腳的位置，將自舉電容器放置在非常靠近 SW 和引導(dǎo)引腳的位置，可以減少柵極環(huán)路封閉區(qū)域。從器件到 MOSFET 的柵極驅(qū)動布線應(yīng)盡可能短，將柵極驅(qū)動和返回布線并排布置可以盡可能減小柵極環(huán)路電感和柵極環(huán)路面積。