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01

/ 你知道BUCK“設計需求”嗎 /

先問大家一個問題：你知道降壓轉換器電路設計的第一步是什么嗎？如果一個電源工程師無法明確這點，那將是非常遺憾的。接下來，我們看下AI是怎么回答的，它是知道第一步是什么的。

圖 1 AI給出的降壓轉換器電路設計流程

圖 1所示（這還是早期沒有接入DeepSeek-R1），是AI給出的降壓轉換器電路設計流程，它是知道第一步該是什么的，沒錯，就是需求分析。

圖 2 LMR66410典型應用“設計需求”

圖 3 TPS548D26典型應用“設計需求”

圖 4 TPS54561典型應用“設計需求”

圖 5 TPS40200典型應用“設計需求”

隨便翻閱幾個TI器件規格書，圖 2、圖 3、圖 4、圖 5所示，分別是LMR66410、TPS548D26、TPS54561和TPS40200規格書中典型應用“設計需求”。

由此可見，或是簡介，或是詳細，在給出一個典型應用之前，首先需要明確具體的“設計需求”有哪些，如對紋波電壓的要求、對動態響應的要求、對轉換效率的要求等。

正如《開關電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應用》這本書所述：

管理學大師史蒂芬·柯維在《高效能人士的7個習慣》這本書中給出的第二個習慣是“以終為始（BEGIN WITH THE END IN MIND）”，“所有事物都經過兩次的創造——先是在腦海里醞釀，其次才是實質的創造”。

借用此理，應該說所有的產品設計，當然也包括電源電路設計，都需要從“設計需求”這個“終”開始。

02

/ 詳細設計流程 /

在明確了“設計需求”之后就是開關電源的詳細設計了。

那么，詳細設計的第一步又是什么呢？

你是第一步就調整分壓電阻的取值、配置輸出電壓到目標值嗎？

這可能是很多電源工程師的習慣，但是，配置輸出電壓到目標值并不是“詳細設計”的良好開局。

圖 6 TPS54561典型應用“設計流程”

圖 6所示，參考TPS54561規格書中“7V – 60V輸入到5V/5A”典型應用的設計流程，總體原則是：從“大”到“小”設計開關電源電路。

“大”是指大信號功率傳輸部分（英文稱為 Power Stage ，即功率級），主要包括高邊開關管、低邊開關管、功率電感、輸入輸出電容；“小”是指小信號控制環路部分（英文稱為 Control Loop 或 Loop Compensation ），主要包括誤差放大器等，當然也可以包括一些功能引腳配置。

參考文章[ 如何學習開關電源？從“大”到“小”學習開關電源... ]。

圖 7 BUCK轉換器的詳細設計流程

明確“設計需求”之后的詳細設計流程：

(1) 確定設計需求。比如輸入電壓的范圍，輸出電壓值，輸出的紋波電壓大小，能夠提供的負載電流能力等。

(2) 配置開關頻率。確定開關轉換器工作的開關頻率，計算配置電阻大小。對于固定開關頻率的開關轉換器，則無需配置。

(3) 選擇合適的電流紋波系數，計算各功率元件的電壓和電流應力。

在此確定電流紋波系數，是因為該參數會影響到輸出紋波電流的大小，進而影響功率電感參數的選擇，進而影響輸出紋波電壓的大小，進而影響輸出電容參數的選擇等。

計算完成后，作為依據，進行開關管、功率電感和續流二極管等元件選型。

(4) 根據設計需求，配置功率電感。

(5) 根據設計需求，配置輸入和輸出電容。根據設計需求中輸入紋波電壓的要求，通過計算得到輸入端所需的最小容值（如果設計中沒有輸入紋波電壓的要求，則可以不關心輸入端所需的最小容值）。

根據設計需求中的“負載動態響應”、“輸出電壓過沖”和“輸出端紋波電壓”三個要求，計算所需輸出電容的最小值。

根據紋波電壓和紋波電流計算輸出電容上所允許的等效串聯電阻(ESR)的最大值。

另外，還可計算輸出電容上的均方根電流，也是進行電容選型的依據之一。

(6) 電路輔助功能設計。比如軟啟動時間配置、欠壓保護功能配置，以及時序設計等。

(7) 配置輸出電壓。因為反饋電阻會影響頻率補償，所以需要在頻率補償之前確定反饋電阻值。

(8) 計算誤差放大器的頻率補償網絡。

(9) 原理圖設計，PCB Layout，完成電路設計。

03

/ 小結 /

在BUCK電路設計中，首先需要明確“設計需求”，再按照此文的“詳細設計流程”完成BUCK電路設計。

有“需求”或“目標”才有開始的目的，才有最終設計完成的電路。這可能與人生不同，我可能不知道人生目標或努力方向，但每天還是要開開心心。