设计与系统架构
SMPS 并非设计为独立存在的。它是一个更大系统的一部分。应根据可用电压和所需电压仔细评估整体电源架构，以获得效、成本效益和实用的结果。
例如，假设您有一个 12V 电源轨，并且需要一个用于 I/O 的 3.3V 电源轨、一个用于 RAM 的 1.8V 电源轨以及一个用于处理器电源的 1.2V 电源轨。您可以选择从具有更大电流能力的降压转换器获得 3.3V 电压轨，然后使用线性稳压器生成 1.2V 和 1.8V，其中 3.3V 电压轨作为其电压轨，而不是使用三个降压转换器来实现每个所需的输出。输入。
另一种选择是通过降压转换器生成 3.3V，然后级联 LDO，从 3.3V 生成 1.8V，从 1.8V 生成 1.2V。由此产生的电路在纹波和 EMI 方面可能会更安静。虽然线性稳压器的效率远低于开关模式稳压器，但它们确实具有优势。它们通常更便宜，需要更少的电路板空间，并且需要更少的周围无源元件来运行。
线性稳压器还能够抑制其输入上存在的噪声。该指标称为电源抑制比 (PSRR)，它表示输入电压纹波与输出电压纹波之间的比率，以分贝为单位。通常，它们约为 40-60dB，但有些可能高达 90dB 或更高。非常敏感的网络（例如 RAM 或电压）具有更严格的电压纹波要求，通过 LDO 为其供电是将纹波保持在限度的一种方法。
当在一块电路板上放置多个 SMPS 时，同步它们的时钟可能是有益的。 SMPS 器件通常控制其自身内部 MOSFET 的开关，同时通常允许设计人员使用外部组件选择开关频率。然而，一些降压/升压器件带有“SYNC”引脚——用于外部时钟信号的引脚。
电源应全部使用相同的开关频率，并且应考虑信号的相位。这意味着所有电源应同时切换（馈送相同的时钟信号，可能由微控制器生成），或者应按顺序依次切换（由多相振荡器生成，例如 LTC6902）。
图 1.由 LTC6902 生成的三相（信号之间有 120° 相移）、1 MHz 时钟信号，三相各相的占空比为 33%
选择开关频率是设计开关电源时重要的因素之一。这个主题已经被讨论过很多次，包括在《All About Circuits》中如何选择开关稳压器的频率一文中。
一般来说，较高的开关频率将导致较低幅度的电压纹波。然而，每个电路的切换速度都有上限。这是由短接通时间决定的，即设备可以使其开关保持闭合的短时间。
V out = t on(min) x V In x F S(max) x η
根据数据表中的已知输入电压 (VI n )、所需输出电压 (Vout)、效率 (η) 和短导通时间 (t on(min) )，器件的开关频率 (F S(max)）对于给定的设计可以计算。对于时钟同步的多个开关稳压器，开关频率不得超过计算出的 F S(max)。
虽然 SMPS 在电路板上的位置可能与 EMI 或电压纹波没有直接关系，但它会影响系统性能。将开关模式电源放置在尽可能靠近电压输入的位置，并使电源远离敏感信号，例如高速数字信号（例如以太网和 USB）或模拟信号（例如音频信号）。或模拟传感器），这可能会被开关噪声破坏。
一些设计人员建议使用“切换接地”（类似于模拟和数字接地的概念），但分离接地可能会给经验不足的设计人员带来问题。 PCB 上正确的设计、布局和位置也能起到同样好的作用。
降低 SMPS 噪声的其他方法
对于在存在其他易受影响的设备或其他产生 EMI 的设备的敏感环境中使用的电路，在 PCB 上添加 EMI 屏蔽会很有帮助。该屏蔽就像放置在敏感或产生 EMI 的组件上的导电金属盒一样简单。这些防护罩可以现成购买，并围绕其设计布局，也可以定制设计（要么大批量，要么用切割和折叠到一定尺寸的金属板手工制作）。
还有许多现成的 SMPS 解决方案可以部署在定制 PCB 上。这些模块可以节省电路板空间并降低设计复杂性，但代价是价格较高。
