關(guān)注“電源先生”，解析開關(guān)電源

類似于做產(chǎn)品之前必須有產(chǎn)品定義，在進行電路設(shè)計之前也必須有設(shè)計需求（相當(dāng)于產(chǎn)品定義），是對最終設(shè)計出的電路，其各項指標(biāo)的期望。

圖 5.1 TPS54561DPRT參考電路原理圖

比如TPS54561器件的數(shù)據(jù)手冊給出的參考電路（圖5.1所示），就是在一定設(shè)計需求之下得到的；否則，沒有設(shè)計需求的參考電路是沒有意義的，電路想要達到什么樣的目標(biāo)也是不明確的。

表5.1就是設(shè)計一個BUCK電路所需要的一些參數(shù)。

參數(shù)說明如下：

(1)輸入電壓通常工作在典型值，但是需要支持一個電壓范圍；此例中的典型值為12V，支持的輸入電壓范圍是7.0V到60V。

(2)輸入端和輸出端紋波電壓大小，目標(biāo)值通常分別設(shè)定為最大輸入電壓和輸出電壓的0.5%即可。

(3)如果是降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器，其最大輸出電流通常由規(guī)格書給出，且不可調(diào)整該值的大小。

如果是降壓型開關(guān)控制器，則可以通過選擇過流能力更大的外部開關(guān)管MOSFET器件，從而實現(xiàn)更大的輸出電流。

所以，基于負(fù)載電流這個參數(shù)來看，降壓型開關(guān)控制器電源電路比降壓型開關(guān)轉(zhuǎn)換器電源電路更靈活些。

(4)輸入電壓線性調(diào)整率，也稱電壓調(diào)整率，是指在額定負(fù)載電流時，由輸入電壓變化引起的輸出電壓變化量與額定輸出電壓的比值，通常使用百分比表示，如0.3%。

該數(shù)值越小，表示輸出電壓穩(wěn)定性越好，是開關(guān)電源電路設(shè)計特性是否良好的評價指標(biāo)之一。

(5)輸出電壓負(fù)載調(diào)整率(Load regulation of Output Voltage)，簡稱負(fù)載調(diào)整率，也稱電流調(diào)整率，是指在額定輸入電壓時，由負(fù)載電流變化引起的輸出電壓變化量與額定輸出電壓的比值，通常使用百分比表示，如0.2%。

該數(shù)值越小，表示輸出電壓穩(wěn)定性越好，是開關(guān)電源電路設(shè)計特性是否良好的評價指標(biāo)之一。

(6)針對動態(tài)響應(yīng)的要求，當(dāng)負(fù)載從1.25A到3.75A（即電流變化量為2.5A）時，輸出電壓的變化量不超過其典型值的4%，即4%*5.0V=0.2V。

(7)電流紋波系數(shù)，通常直接取0.3即可；可參考“《開關(guān)電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》3.3.2 電流紋波系數(shù)”章節(jié)相關(guān)內(nèi)容。

(8)電感紋波電流理論值，等于電流紋波系數(shù)與最大負(fù)載電流的乘積。在此例中，0.3 * 5 A = 1.5 A。

(9)與輸入端和輸出端紋波電壓的設(shè)計指標(biāo)類似，輸出端浪涌電流大小通常可以控制為最大負(fù)載電流的5%；或者根據(jù)輸出端負(fù)載特性確定。

支持外部可配置軟啟動功能的降壓電路，才需要確定“輸出端浪涌電流”這個參數(shù)指標(biāo)，進而反向計算出應(yīng)該配置多大的軟啟動電容（參考《開關(guān)電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》“5.11 軟啟動與浪涌電流抑制”章節(jié)）。

例如，同步降壓轉(zhuǎn)換器芯片TPS54335ADDAR就是內(nèi)置了2 ms的軟啟動時間，不支持外部可配置；而相同系列的TPS54336ADDAR則提供了SS引腳，支持外部可配置軟啟動時間功能。

(10)輸出電壓，是期望的輸出端電壓大小。

(11)輸出端紋波電壓大小(Output Ripple Voltage)，是預(yù)設(shè)的輸出端紋波電壓大小，后續(xù)需要通過參數(shù)設(shè)計，保證不超過預(yù)設(shè)的輸出端紋波電壓大小。

(12)欠壓保護的停止輸入電壓VIN(stop)，通常配置為等于輸出電壓即可。欠壓保護的開始輸入電壓VIN(start)，是指發(fā)生了欠壓保護后，輸入電壓需要大于等于該參數(shù)時，電路才開始啟動，重新恢復(fù)工作。該參數(shù)通常配置為大于輸出電壓1V到3V范圍即可。

參考《開關(guān)電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》“5.12.5 受控使能/非能和 UVLO 閾值設(shè)置”章節(jié)相關(guān)內(nèi)容，在實際電路應(yīng)用中，欠壓保護的開始輸入電壓的最小值等于輸入電壓最小值。

(13)欠壓保護的開始輸入電壓 VIN(start)，當(dāng)輸入電壓小于值時，芯片將關(guān)斷以保護后級電路，該行為稱為UVLO(Under Voltage Lock-out)。

(14)開關(guān)頻率(Operation frequency)，開關(guān)電源工作在CCM模式下的頻率大小，通過專用引腳配置。

(15)轉(zhuǎn)換效率(Efficiency)，降壓電路的轉(zhuǎn)換效率，輸出功率占輸入功率的比值，越大越好。

一言以蔽之，“設(shè)計需求”就像我們的努力目標(biāo)，有了目標(biāo)才能更好地出發(fā)。

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