關(guan)注“電源先生(sheng)”，解析(xi)開關(guan)電源

01

/ 引言 /

你設(she)計(ji)BUCK電(dian)路首先(xian)配(pei)置(zhi)輸出電(dian)壓(ya)嗎？這可能(neng)不太妥當(dang)。參考[ 從(cong)0到(dao)1設(she)計(ji)BUCK(1) | BUCK設(she)計(ji)流(liu)程(cheng)，從(cong)需求定義到(dao)PCB布局的九大核心步驟 ]，我們可以(yi)將BUCK電(dian)路設(she)計(ji)流(liu)程(cheng)總(zong)結如下：

功率級電路(lu)設計 – 輔助電路(lu)設計 - （配置輸出電壓(ya)） - 環(huan)路(lu)設計。

常見誤區：“配(pei)置(zhi)輸出電壓”作為BUCK電路設(she)計起點。

正確邏輯：“配置(zhi)輸出電壓”應(ying)該作為“環路設計”的起(qi)點。

02

/ 反(fan)饋電阻配置原理 /

核心公式

圖 5.6所示，實(shi)際電(dian)路設計(ji)(ji)中，輸(shu)出電(dian)壓的大小由以下公(gong)式計(ji)(ji)算

其中，V_REF 是(shi)開關電(dian)(dian)(dian)源芯(xin)片內部(bu)誤差放大器(qi)的參考(kao)(kao)電(dian)(dian)(dian)壓（有時表示為 V_FB ；不同的電(dian)(dian)(dian)源芯(xin)片，基(ji)準參考(kao)(kao)電(dian)(dian)(dian)壓 V_REF 會有所不同，通常(chang)在(zai)0.6-1.2V之間(jian)），R_(FB,HS) 是(shi)高邊(bian)反(fan)(fan)饋電(dian)(dian)(dian)阻（High-side Feedback Resistance），R_(FB,LS) 是(shi)低邊(bian)反(fan)(fan)饋電(dian)(dian)(dian)阻（Low-side Feedback Resistance）。

圖 5.6 輸出電壓(ya)設置(zhi)

推導公式

實際電路(lu)設(she)計(ji)(ji)中(zhong)，V_REF 是(shi)電源(yuan)芯片給出的(de)已知參(can)(can)數(shu)，V_OUT 是(shi)在(zai)“設(she)計(ji)(ji)需求”中(zhong)的(de)已知參(can)(can)數(shu)，那(nei)么在(zai)高邊(bian)反(fan)饋電阻 R_(FB,HS) 確(que)定的(de)情況下，基于公式(5.1)解(jie)得低邊(bian)反(fan)饋電阻 R_(FB,LS) 取(qu)值計(ji)(ji)算公式如下所示：

在低邊反(fan)饋(kui)電阻(zu) R_(FB,LS) 確定的情況下，基于(yu)公式(shi)(5.1)解得高邊反(fan)饋(kui)電阻(zu) R_(FB,HS) 取值計算公式(shi)如下所示(shi)：

03

/ 配(pei)置步驟解析(xi) /

(1) 輸入參數準備

必選參數(shu)：目標Vout、芯(xin)片Vref值

可選策略：

固定R_LS（推薦先選常(chang)用(yong)值如10kΩ）

固定R_HS（當需要特(te)定阻抗特(te)性時(shi)）

(2) 精度調整技巧

誤差處理：

標準阻值選擇策略

交叉調(diao)整法（同(tong)步(bu)微調(diao)R_HS/R_LS）

驗證公(gong)式：Vout_實際 = Vref ×; (1 + R_HS_實際/R_LS_實際)

04

/ 配置實(shi)例(li)解(jie)析 /

圖(tu) 5.7 TPS54561DPRT參考電路原(yuan)理(li)圖(tu)

圖 5.7所(suo)示(shi)，是TPS54561DPRT參考電(dian)路原理圖。基于上述計算方法，在高邊反饋電(dian)阻(zu)R5 = 53.6kΩ 的(de)情(qing)況下，使用(yong)公式(5.2)計算低邊反饋電(dian)阻(zu)R6的(de)阻(zu)值(zhi)為

在低邊反饋(kui)電阻R6 = 10.2kΩ 的情況下，使用(yong)公(gong)式(5.3)計算高邊反饋(kui)電阻R5的阻值為

這就(jiu)是通常進行降(jiang)壓電(dian)路反饋電(dian)阻(zu)取值的(de)方法。這時的(de)輸出電(dian)壓目(mu)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：同步調整R6=10.2kΩ → Vout=5.000V

誤差分析表：

初始計算：實(shi)際取值(zhi)(zhi)時，我們可以先(xian)固定低邊反饋(kui)電(dian)阻，比如這里取值(zhi)(zhi) R6 = 10kΩ 時，計算得(de)到高邊反饋(kui)電(dian)阻為 R5 = 10kΩ*( 5.0/0.8 – 1 )=52.5 kΩ ，然后取標準阻值(zhi)(zhi) 52.3 kΩ ，這時輸(shu)出電(dian)壓目標值(zhi)(zhi)是 0.8V * ( 52.3/10 + 1 ) = 4.984V 。

單電阻調整：目(mu)標值4.984V比5.0V低了(le)，所(suo)以可以將高(gao)邊反饋(kui)電阻R5阻值從52.3 kΩ提升到53.6 kΩ ，這時輸出(chu)電壓(ya)目(mu)標值是 0.8V * ( 53.6/10 + 1 ) = 5.088V ，又比5.0V高(gao)了(le)88mV。

雙電阻調整：如果能接(jie)受(shou)5.088V也可(ke)以。如果不能接(jie)受(shou)，那就(jiu)再將低邊反饋電阻(zu)R6阻(zu)值從10kΩ提升(sheng)到(dao)10.2kΩ，這就(jiu)是圖 5.7中(zhong)所示。

05

/ 小(xiao)結 /

正確的設計順序：功率級(ji)電路設(she)計、輔助(zhu)電路設(she)計，（先配(pei)置(zhi)輸出(chu)電壓）再(zai)進行環(huan)路設(she)計。

反饋電阻阻值反復調整的必要性：一次(ci)計(ji)算(suan)結果未必能滿(man)足輸出電壓目(mu)標(biao)值要求(qiu)，可(ke)以反復調整(zheng)幾次(ci)高邊和低邊阻值組合。