小型降压转换器电路的设计
微型 dc 到 dc 降压转换器板可用于许多应用，特别是如果它可以提供高达 3a 的电流（2a 连续无散热器）。在本文中，我们将学习构建一个小型、高效且廉价的降压转换器电路。
电路分析
图 1 显示了该装置的示意图。主要元件是 mp2315 降压转换器。
图 1：dc 到 dc 降压转换器的示意图
根据 mp2315 ［1］ 数据表：“mp2315 是一款内置内部功率 mosfet 的高频同步整流降压开关模式转换器。它提供了一个非常紧凑的解决方案，可在宽输入电源范围内实现 3a 连续输出电流，并具有出色的负载和线路调节能力。mp2315 具有同步模式操作，可在输出电流负载范围内实现更高的效率。电流模式操作提供快速瞬态响应并简化环路稳定。全面的保护功能包括 ocp 和热关断。” 低 rds（on） 允许该芯片处理高电流。
c1 和 c2 用于降低输入电压噪声。r2、r4 和 r5 构建到芯片的反馈路径。r2是一个200k的多圈电位器，用来调节输出电压。l1 和 c4 是基本的降压转换器元件。l2、c5 和 c7 构成了一个额外的输出 lc 滤波器，我添加了它以减少噪声和纹波。该滤波器的截止频率约为 1khz。r6 限制流向 en 引脚的电流。r1 值已根据数据表设置。r3 和 c3 与自举电路有关，根据数据表确定。
图 2 显示了效率与输出电流的关系图。几乎所有输入电压的最高效率均在 1a 左右实现。
图 2：效率与输出电流
pcb布局
图 3 显示了设计的 pcb 布局。这是一块小（2.1cm*2.6cm）的两层板。
我为 ic1 ［2］ 使用了 samacsys 组件库（原理图符号和 pcb 封装），因为这些库是免费的，更重要的是，它们遵循工业 ipc 标准。我使用 altium designer cad 软件，所以我使用 samacsys altium 插件直接安装组件库 ［3］。图 4 显示了选定的组件。您也可以搜索和安装/使用被动组件库。
图 3：dc 到 dc 降压转换器的 pcb 布局
图 4：来自 samacsys altium 插件的选定组件 （ic1）
这是pcb板的最后一次修订。图 5 和图 6 从顶部和底部显示了 pcb 板的 3d 视图。
图 5：pcb 板的 3d 视图（顶部）
图 6：pcb 板的 3d 视图（底部）
构建和测试
图 7 显示了电路板的第一个原型（第一个版本）。pcb板由pcbway制造，这是一块高质量的板。我对焊接没有任何问题。
如图 8 所示，我已经修改了电路的某些部分以实现更低的噪声，因此提供的原理图和 pcb 是最新版本。
图 7：降压转换器的第一个原型（旧版本）
焊接元件后，我们准备测试电路。数据表说我们可以在输入端施加 4.5v 到 24v 的电压。
第一个原型（我的测试板）和最后一个 pcb/原理图之间的主要区别在于 pcb 设计和组件放置/值的一些修改。第一个样机，输出电容只有22uf-35v。所以我换了两个47uf贴片电容（c5和c7，1210封装）。我对输入应用了相同的修改，并用两个 35v 额定电容器替换了输入电容器。另外，我更改了输出标题的位置。
由于最大输出电压为 21v，电容器额定电压为 25v（陶瓷），因此不存在电压率问题，但是，如果您对电容器的额定电压有顾虑，只需将其电容值减小到 22uf 并增加额定电压为 35v。您始终可以通过在目标电路/负载上添加额外的输出电容器来补偿这一点。甚至您也可以“外部”添加一个 470uf 或 1000uf 电容器，因为板上没有足够的空间来容纳它们中的任何一个。实际上，通过增加更多的电容，我们可以降低最终滤波器的截止频率，从而抑制更多的噪声。
最好并联使用电容器。例如，并联使用两个 470uf 而不是一个 1000uf。它有助于降低总 esr 值（并联电阻规则）。
现在让我们使用低噪声前端示波器（例如 siglent sds1104x-e）来检查输出纹波和噪声。它可以测量低至 500uv/div 的电压，这是一个非常好的功能。
我将转换器板连同一个外部 470uf-35v 电容器焊接在一小块 diy 原型板上以测试纹波和噪声
当输入电压高（24v）而输出电压低（例如5v）时，由于输入和输出电压差很大，应该会产生最大的纹波和噪声。因此，让我们为示波器探头配备接地弹簧并检查输出噪声。使用地弹簧是必不可少的，因为示波器探头的地线可以吸收大量的共模噪声，尤其是在这种测量中。
图 10 显示了输入为 24v 且输出为 5v 时的输出噪声。需要指出的是，转换器的输出是空闲的，并且没有连接到任何负载。
图 10：dc 到 dc 转换器的输出噪声（输入 = 24v，输出 = 5v）
现在让我们测试最低输入/输出电压差（0.8v）下的输出噪声。我将输入电压设置为 12v，将输出设置为 11.2v（图 11）。
图 11：最低输入/输出电压差下的输出噪声（输入=12v，输出=11.2v）
请注意，通过增加输出电流（增加负载），输出噪声/纹波会增加。这是所有电源或转换器的真实故事。
材料清单
图 12 显示了项目的材料清单。
图 12，物料清单
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图 3 显示了设计的 pcb 布局。这是一块小（2.1cm*2.6cm）的两层板。
我为 ic1 ［2］ 使用了 samacsys 组件库（原理图符号和 pcb 封装），因为这些库是免费的，更重要的是，它们遵循工业 ipc 标准。我使用 altium designer cad 软件，所以我使用 samacsys altium 插件直接安装组件库 ［3］。图 4 显示了选定的组件。您也可以搜索和安装/使用被动组件库。
图 3：dc 到 dc 降压转换器的 pcb 布局
图 4：来自 samacsys altium 插件的选定组件 （ic1）
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图 5：pcb 板的 3d 视图（顶部）
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