基于EPSON晶振搭配电源管理芯片BD71815GW的振荡电路设计方案

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全球著名半导体制造商ROHM开发的高效电源管理芯片BD71815GW采用WL-CSP小型封装、内置30V耐压的输入过压保护，它具有82%以上高功率转换效率、低电流消耗、高达6MHz开关频率，并可实现高精度的电池剩余电量监控，如此优秀的一款从产品要实现其正确运作，同样需要优秀的振荡电路设计，而EPSON拥有优秀的晶体，以下为本文笔者分享以EPSON晶体为基础搭配BD71815GW的振荡电路设计方案。

图1  BD71815GW振荡电路图

BD71815GW振荡电路的设计有以下几方面：

1. Crystal（晶体）选型

2. 确定晶体负载电容

3. 负极电阻的测量

4. 晶体驱动能力

5. 晶体及其周边器件Layout注意事项

Crystal（晶体）选型

BD71815GW振荡电路需要32.768KHz的振荡频率，对应的晶体可以选择以下EPSON的FC-135、MC-146两款型号，对应的负载电容有7pF、9pF、12.5pF可供选择，这两种型号的晶体只是尺寸不同，它们可以很好的匹配BD71815GW。

图2  EPSON晶体型号图

确定晶体负载电容

如图3所示振荡电路，负载电容CL=CG*CD/(CG+CD)+CS，其中CS为电路的杂散电容。如果振荡电路中负载电容的不同，可能导致振荡频率与设计频率之间产生偏差，负载电容与频率之间的特性如图4所示。

图3  振荡回路参数图

图4  负载电容与频率特性曲线图

此外，小CL(比如7pF)晶体振荡裕度较大，电流消耗较小，频率稳定性较差，大CL(12.5 pF)晶体具有较小的振荡裕度、较大的电流消耗和较好的频率稳定性，客户需要根据以上规则来选择负载电容。

负极电阻的测量

图3中的r为负极电阻，它的作用是减小启动时间，如果负极电阻阻值不够，则会增加振荡启动时间，甚至不起振。r的确认有赖于正确的测量方法，方法如下：

1.     调整r值，使得振荡发生或停止；

2.     当振荡刚启动（或停止）时，测量r；

3.     推荐的r其阻值必须大于其晶体ESR的5倍但小于10倍。

晶体驱动能力

对晶体而言，只有具备所需电功率才能正常工作，其计算公式如下：

驱动能力 P= i²⋅Re

其中i表示经过晶体单元的电流，

Re表示晶体单元的有效电阻，而且 Re=R1（1+Co/CL）²。

图5  晶体等效电路

选择好负载电阻之后，可根据驱动能力进一步确定晶体。

晶体及其周边器件Layout注意事项

BD71815GW振荡电路中晶体及其周边元器件的Layout规则需要注意以下几点：

1. 晶体单元，电容，电阻要尽量靠近BD71815GW；

2. 需要在20mm长度内连接引脚，走线区域下方不要走其它线，以免跨越其它线；

3. 对于多层PCB板，不要在晶体单元下布置其它信号线。

图6 BD71815GW振荡电路Layout图

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