01、引言
你設(shè)計BUCK電路首先配置輸出電壓嗎?這可能不太妥當。參考[?從0到1設(shè)計BUCK(1) | BUCK設(shè)計流程,從需求定義到PCB布局的九大核心步驟?],我們可以將BUCK電路設(shè)計流程總結(jié)如下:
功率級電路設(shè)計 – 輔助電路設(shè)計 - (配置輸出電壓) - 環(huán)路設(shè)計。
? 常見誤區(qū):“配置輸出電壓”作為BUCK電路設(shè)計起點。
? 正確邏輯:“配置輸出電壓”應(yīng)該作為“環(huán)路設(shè)計”的起點。
02、反饋電阻配置原理?
? 核心公式
圖 5.6所示,實際電路設(shè)計中,輸出電壓的大小由以下公式計算
其中,V_REF 是開關(guān)電源芯片內(nèi)部誤差放大器的參考電壓(有時表示為 V_FB ;不同的電源芯片,基準參考電壓 V_REF 會有所不同,通常在0.6-1.2V之間),R_(FB,HS) 是高邊反饋電阻(High-side Feedback Resistance),R_(FB,LS) 是低邊反饋電阻(Low-side Feedback Resistance)。
圖 5.6 輸出電壓設(shè)置
? 推導公式
實際電路設(shè)計中,V_REF 是電源芯片給出的已知參數(shù),V_OUT 是在“設(shè)計需求”中的已知參數(shù),那么在高邊反饋電阻 R_(FB,HS) 確定的情況下,基于公式(5.1)解得低邊反饋電阻 R_(FB,LS) 取值計算公式如下所示:
在低邊反饋電阻 R_(FB,LS) 確定的情況下,基于公式(5.1)解得高邊反饋電阻 R_(FB,HS) 取值計算公式如下所示:
03、?配置步驟解析 /
(1) 輸入?yún)?shù)準備
? 必選參數(shù):目標Vout、芯片Vref值
? 可選策略:
? 固定R_LS(推薦先選常用值如10kΩ)
? 固定R_HS(當需要特定阻抗特性時)
(2) 精度調(diào)整技巧
? 誤差處理:
? 標準阻值選擇策略
? 交叉調(diào)整法(同步微調(diào)R_HS/R_LS)
? 驗證公式:Vout_實際 = Vref × (1 + R_HS_實際/R_LS_實際)
04、配置實例解析 /
圖 5.7 TPS54561DPRT參考電路原理圖
圖 5.7所示,是TPS54561DPRT參考電路原理圖?;谏鲜鲇嬎惴椒?,在高邊反饋電阻R5 = 53.6kΩ 的情況下,使用公式(5.2)計算低邊反饋電阻R6的阻值為
在低邊反饋電阻R6 = 10.2kΩ 的情況下,使用公式(5.3)計算高邊反饋電阻R5的阻值為
這就是通常進行降壓電路反饋電阻取值的方法。這時的輸出電壓目標值是 0.8V * ( 53.6/10.2 + 1 ) = 5.000V 。
? 分場景計算:
場景1:固定R6=10kΩ → 計算R5=52.5kΩ → 實際Vout=4.984V
場景2:提升R5至52.3kΩ → Vout=5.088V
場景3:同步調(diào)整R6=10.2kΩ → Vout=5.000V
? 誤差分析表:
初始計算:實際取值時,我們可以先固定低邊反饋電阻,比如這里取值 R6 = 10kΩ 時,計算得到高邊反饋電阻為 R5 = 10kΩ*( 5.0/0.8 – 1 )=52.5 kΩ ,然后取標準阻值 52.3 kΩ ,這時輸出電壓目標值是 0.8V * ( 52.3/10 + 1 ) = 4.984V 。
單電阻調(diào)整:目標值4.984V比5.0V低了,所以可以將高邊反饋電阻R5阻值從52.3 kΩ提升到53.6 kΩ ,這時輸出電壓目標值是 0.8V * ( 53.6/10 + 1 ) = 5.088V ,又比5.0V高了88mV。
雙電阻調(diào)整:如果能接受5.088V也可以。如果不能接受,那就再將低邊反饋電阻R6阻值從10kΩ提升到10.2kΩ,這就是圖 5.7中所示。
05、小結(jié)?/
? 正確的設(shè)計順序:功率級電路設(shè)計、輔助電路設(shè)計,(先配置輸出電壓)再進行環(huán)路設(shè)計。
? 反饋電阻阻值反復調(diào)整的必要性:一次計算結(jié)果未必能滿足輸出電壓目標值要求,可以反復調(diào)整幾次高邊和低邊阻值組合。