DC/DC 转换器电路设计与开发 — 安装与评估
在上一篇《DC/DC 转换器电路设计与开发 — 设计要点》文章中，我们介绍了降压型与升压型 DC/DC 转换器的 PCB 设计要点，分析热回路优化与 GND 设计方法。在完成了电路板设计后，开始进入电路板安装。电路板安装是实现 DC/DC 转换器设计的关键步骤，本文将阐述安装过程中的焊接技巧与导通检查要点，最后使用示波器对 DC/DC 转换器进行输出电压、纹波噪声及负载电流进行评估。
安装电路板
下图 (图1) 展示了依据设计完成的电路板正反面。正如设计部分所介绍的，缩短 DC/DC 转换器的热回路布线非常重要，以此能够将外围元件集中在 IC 附近。此外，有意识地在电路板背面采用宽范围的 GND，即电路板的参考电压，以使其稳定 (铜箔部分）。
像这样考虑各个元件和 GND 的联系，实施起来非常困难。接下来介绍在实施过程中遇到的一些困难以及注意事项。
助焊剂 (Flux)
由于本次设计使用通用基板，所有元件均需手工焊接。对于引脚间距细密的 IC (特别是采用 SOP 等封装并通过 DIP 转换板适配的情况），焊接是安装过程中的难点。下图 (图2) 展示了 DIP 转换板上的 IC 焊接状态对比，左为焊接中，右为焊接后的效果：
在焊接的过程中，为了确保引脚间之间的完整焊接，推荐使用助焊剂 (Flux)。助焊剂是一种焊接促进剂，能显著改善焊锡流动性，促进焊锡精准附着于焊盘，减少相邻引脚间短路和虚焊风险。助焊剂的另一个好处是它很容易用酒精洗掉，助焊剂残留物可使用浸泡在异丙醇中的清洁布 (如 Kimwipes) 轻松去除，最终呈现如图 2 右侧的干净效果。
导通检查
在安装过程中及完成后，进行系统性的导通检查是防止电路故障的关键步骤。确认方法很简单，如下图 (图3) 所示，只需将导通检查器的两个端子对准测量位置即可。导通时仪器会发出声音，不导通时不会发出声音。
导通检查关键点：
- 建议在焊接完关键部分 (如电源输入、IC 及其外围元件) 后立即进行局部导通检查，而非等到所有元件焊接完毕。这有助于快速定位问题点，避免后期排查困难。
- 对 IC 引脚、DIP 转换板焊点、电源输入/输出端、GND 进行重点检查。需特别留意相邻引脚间是否有短路，以及焊点是否与焊盘可靠连接 (无虚焊)。
完成电路板的设计与安装后，需对其进行系统评估以验证设计目标是否达成。评估环节对于评估转换效率、稳定性、噪声水平及负载能力至关重要。接下来将通过使用示波器进行 DC/DC 转换器关键性能评估。
评估工具：示波器
在介绍 DC/DC 转换器的评估之前，先简单介绍一下示波器。示波器是一种可以检测电信号时间变化作为波形的装置，是电源评估时的必备物品，如下图 (图4) 所示：
示波器在电源评估中的主要作用：
- 输出电压的大小测量
- 输出电压的噪声测量
- 频率/周期的测量
- 输出电压上升波形的测量
- 瞬态响应特性的测量
确认输出电压
首要需要评估的点是：确认转换器能否稳定输出目标电压值。本次设计安装了 3 种 DC/DC 转换器的反馈电阻，设计了通过开关输出 3 种电压。使用示波器测量输出电压波形如下图 (图5) 所示，结果显示各档位均能精确、稳定地输出目标电压。
接着开始确认噪声，输出电压的纯净度 (主要表现为纹波与噪声) 是衡量电源质量的关键指标。然而，初始测量时难以清晰观测纹波波形。其原因在于测量设置不当：在测量噪声时也进行了 DC 测量，没有很好地扩大波形。正确方法是：在进行噪声评估时，需要更细致地观察波形，想要精确测量微小的交流噪声分量，需要将示波器通道设置为交流耦合 (AC Coupling) 模式。通过 AC 设置，可以准确观察波形中心相对于水平的 0V 轴是如何波动的，所以适合噪声评估。实际测量的结果如下图 (图6) 所示：
图片中，上面的波形表示输出电压的波形，下面的波形表示开关波形。在输出电压波形中，可以观察到波纹电压和尖锐的大峰值噪声，这种尖峰噪声主要伴随着开关的打开和关闭而产生。为了确认尖峰噪声是否真的与开关动作相关，结合开关波形 (图 3 下) 一起观测，对比可见，噪声的确是在开关导通和关断时产生。这次的噪声在后段 IC 的允许范围内，所以没有问题，但为了减少高频的尖峰噪声，可在负载位置添加 LC 滤波器和铁氧体珠等进行抑制。
确认负载电流
示波器不仅可以确认电压波形，还可以确认电流波形。接下来对驱动电机的转换器进行测试，下图 (图7) 为示波器中输出电压及负载电流的波形显示：
最初设计预期负载电流为 600mA 左右的负载，但实际测量后发现电流超过 1A。另外，电流波形上升稀疏，这是由于电源的电力供应不足。由此可以发现，示波器不仅可以精确测量输出电压精度、分析纹波噪声特性、验证负载能力，还可用于诊断故障原因。
总结
本文主要介绍 DC/C 转换器电路板安装过程中的焊接技巧与导通检查要点，并使用示波器进行输出电压、纹波噪声及负载电流进行评估。合理使用助焊剂能有效提升手工焊接质量，尤其适用于精细封装的 IC。系统性的导通检查对于保障电路连接正确、避免短路或开路故障、防止器件损坏具有重要作用。另外，使用示波器可精确测量输出电压精度、分析纹波噪声特性、验证负载能力及诊断故障原因。通过评估，可确保电路设计满足性能要求并为优化提供依据。
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