Page 36 - 高解析度UVA MicroLED顯示器—未來顯示技術新主流

功率耗損增加
DESIGN IDEAS
電感與開關頻率成反比，如下 等式所示:
Circuit Component
Types of Loss
Resistor
Conduction
MOSFET
Conduction Switching(Coss) Switching (V-I overlap) Gate Drive
Diode
Forward conduction Reverse recovery
Inductor
Conduction Core
AC Winding
L=(VOUT –VIN)*D)/Fsw *ΔIL = VL* D/Fsw * ΔIL
其中L=電感，D=工作週 期，Fsw=開關頻率，IL=電感器電 流紋波，VL=電感器兩端的電壓(也 可以寫為VOUT–VIN)。在圖1中資訊 娛樂電源樹的解決方案中，所有 轉換器的開關頻率均為2.1MHz。
圖2:電源電路元件中常見的損耗類型。
(資料來源:Texas Instruments)
遺憾的是，提高開關頻率是以 增加功率耗損為代價的。每個穩壓 器及其相關元件的功耗將決定實 際可以增加多少功率密度。圖2顯 示電源電路中各種外部元件的主 要功耗類型。
除了最佳化上述外部元件外， 在選用IC時還要注意封裝的熱性 能。某種封裝的散熱性能越好， 所能耐受的功耗就越大，溫度就 不會升高太多。汽車系統的一個 特殊考慮是，要選擇符合汽車標 準的元件和被動元件。這些元件需 符合汽車可靠性和穩健性要求，並 且包括可以改善EMI的功能，例如 擴頻調變。
圖3:該資訊娛樂系統電源的電路板尺寸僅為1.20英吋x1.06英吋。
基本佈局技巧
圖3所示為圖1資訊娛樂系統 電源樹的具體佈局。PCB元件周 圍的彩色框與圖1中的框圖顏色 相對應。佈局非常緊湊，PCB尺寸 為1.20英吋x1.06英吋，且背面未 放置任何元件。
設計師還應將降壓轉換器的 高頻開關迴路中的電感降至最低。 該路徑包括輸入電容器、高壓側 FET、低壓側FET和到輸入電容器 的接地迴路。圖5a所示的是這個 特定的資訊娛樂系統中，四負載 點(PoL)轉換器(U4)中的一個。輸 入電容器(C19)和高頻輸入電容器 (C22)盡可能靠近IC放置，以最大 限度地縮減迴路電感。這些電容 器用紅色標出，將關鍵路徑(黃色)
如果佈局佈線不好，即使是 最好的電源解決方案也無法運作 得太好。在原理圖級最大限度地 提高功率密度後，仍然需要注意因 不當的元件放置和佈線而可能引 發的問題，這其中之一就是EMI。
元件佈局時，應使輸入連接器 遠離任何潛在的雜訊源。這將避 免雜訊透過寄生元件繞過前端濾 波。在圖4中，輸入連接器以紅色
在同步降壓轉換器中，隨著開 關的動作，電壓隨時間變化(dv/dt)，
36 www.edntaiwan.com
電流也隨時間變化(di/dt)，這將產 生傳導輻射。這些波形中含有高次 諧波，很容易耦合到電路板上的其 他元件中。隨著開關速度的提高， 電壓或電流會有更多的瞬變，EMI 的處理將變得更加複雜。
標出。EMI濾波器用粉紅色標出， 寬輸入電壓轉換器輸入電壓用黃 色標出。濾波器周圍的遮罩接地 將濾波器與其他產生雜訊的元件 隔離開，有助於降低EMI。