Chân SW và PH

Hiểu về Switching Node (Nút chuyển mạch)

• SW (Switch) và PH (Phase) thường chỉ nút chuyển mạch được kết nối với các MOSFET công suất và cuộn cảm (inductor) bên trong mạch chuyển đổi DC-DC (như Buck converter).

• SW không phải là dòng DC đầu vào hay đầu ra ổn áp. Chân này liên tục chuyển đổi ở tốc độ cao giữa mức điện áp cao (gần bằng VIN) và mức thấp (gần bằng GND).

• Điện áp đầu ra (VOUT) được điều chỉnh thông qua việc thay đổi chu kỳ xung (duty cycle – PWM) tại chân SW, kết hợp với cuộn cảm và tụ điện đầu ra để lọc phẳng dòng điện.

Sự khác biệt giữa SW và PH:

• PH thường được dùng trong các bộ điều khiển Buck đa pha (multiphase buck controllers), trong đó mỗi pha có một chân PH/SW riêng biệt nhưng hoạt động lệch pha nhau.

• SW là thuật ngữ phổ biến hơn trong các bộ chuyển đổi đơn pha. (Một số hãng còn dùng ký hiệu LX).

Lưu ý quan trọng khi thiết kế Layout với chân SW:

• Nhiễu EMI và Ringing: Nút SW có sự thay đổi điện áp cực nhanh (high dv/dt), là nguồn phát sinh nhiễu điện từ (EMI) chính. Khi đo kiểm, phải dùng lò xo nối đất cực ngắn cho que đo oscilloscope để tránh nhiễu ringing.

• Đổ đồng (Copper Pour) cho chân SW: Không nên đổ đồng quá rộng vì sẽ làm tăng điện dung ký sinh và phát xạ EMI. Tuy nhiên, diện tích đồng phải đủ lớn để đáp ứng khả năng chịu dòng và tản nhiệt. Hãy tìm điểm cân bằng, giữ vùng đổ đồng nhỏ gọn nhưng hiệu quả, đồng thời cách ly các đường tín hiệu phản hồi (feedback traces) khỏi khu vực nhiễu này.

Chân BAT

3 Ứng dụng phổ biến

Ký hiệu BAT không chỉ đơn thuần là “nguồn ra cho pin”. Chức năng thực sự của nó phụ thuộc vào kiến trúc của IC:

1. Trên IC sạc pin (VD: TP4056): Chân BAT nối với cực dương của pin để cung cấp dòng sạc và giám sát điện áp pin. Đây không phải là nguồn cấp chung cho tải hệ thống.

2. Trong hệ thống cấp nguồn từ pin: Các IC quản lý nguồn (PMIC) dùng chân BAT để lấy điện từ pin và phân phối cho toàn hệ thống.

3. Trên IC quản lý đường dẫn nguồn (Power-path management): Cung cấp cả chân BAT (nối pin) và SYS (nối hệ thống). Khi cắm sạc, hệ thống dùng điện từ bộ sạc và pin được sạc; khi rút sạc, hệ thống tự động chuyển sang dùng điện từ pin.

VIN, VOUT và SW

Sự khác biệt trong thiết kế

Hình minh họa

• Module Nguồn (Power Module – có chân VOUT): Tích hợp sẵn hầu hết mạch chuyển đổi (gồm cả cuộn cảm bên trong). Bạn chỉ cần gắn thêm tụ điện ở đầu vào/ra. Rất dễ sử dụng nhưng giá thành cao.

• IC Chuyển đổi DC-DC (DC-DC Converter – có chân SW): Chỉ tích hợp mạch điều khiển và (thường là) MOSFET. Bạn phải tự tính toán và thiết kế thêm cuộn cảm, tụ điện, điện trở phản hồi ở bên ngoài. Cách này linh hoạt hơn, rẻ hơn, nhưng đòi hỏi kỹ năng thiết kế layout và kiểm soát EMI tốt.

Bảng tra cứu nhanh các chân cấp nguồn thông dụng

Hình minh họa