關(guān)注“電源先生”，解析開關(guān)電源
01
/ 引言 /
你設(shè)計(jì)BUCK電路首先配置輸出電壓?jiǎn)幔窟@可能不太妥當(dāng)。參考[ 從0到1設(shè)計(jì)BUCK(1) | BUCK設(shè)計(jì)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(jì)流程總結(jié)如下：
功率級(jí)電路設(shè)計(jì) – 輔助電路設(shè)計(jì) - （配置輸出電壓） - 環(huán)路設(shè)計(jì)。
常見誤區(qū)：“配置輸出電壓”作為BUCK電路設(shè)計(jì)起點(diǎn)。
正確邏輯：“配置輸出電壓”應(yīng)該作為“環(huán)路設(shè)計(jì)”的起點(diǎn)。
02
/ 反饋電阻配置原理 /
核心公式
圖 5.6所示，實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，輸出電壓的大小由以下公式計(jì)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(shí)表示為 V_FB ；不同的電源芯片，基準(zhǔn)參考電壓 V_REF 會(huì)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(dǎo)公式
實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，V_REF 是電源芯片給出的已知參數(shù)，V_OUT 是在“設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算公式如下所示：
03
/ 配置步驟解析 /
(1) 輸入?yún)?shù)準(zhǔn)備
必選參數(shù)：目標(biāo)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(dāng)需要特定阻抗特性時(shí)）
(2) 精度調(diào)整技巧
誤差處理：
標(biāo)準(zhǔn)阻值選擇策略
交叉調(diào)整法（同步微調(diào)R_HS/R_LS）
驗(yàn)證公式：Vout_實(shí)際 = Vref × (1 + R_HS_實(shí)際/R_LS_實(shí)際)
04
/ 配置實(shí)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。基于上述計(jì)算方法，在高邊反饋電阻R5 = 53.6kΩ 的情況下，使用公式(5.2)計(jì)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(jì)算高邊反饋電阻R5的阻值為
這就是通常進(jìn)行降壓電路反饋電阻取值的方法。這時(shí)的輸出電壓目標(biāo)值是 0.8V * ( 53.6/10.2 + 1 ) = 5.000V 。
分場(chǎng)景計(jì)算：
- 場(chǎng)景1：固定R6=10kΩ → 計(jì)算R5=52.5kΩ → 實(shí)際Vout=4.984V
- 場(chǎng)景2：提升R5至52.3kΩ → Vout=5.088V
- 場(chǎng)景3：同步調(diào)整R6=10.2kΩ → Vout=5.000V
誤差分析表：
初始計(jì)算：實(shí)際取值時(shí)，我們可以先固定低邊反饋電阻，比如這里取值 R6 = 10kΩ 時(shí)，計(jì)算得到高邊反饋電阻為 R5 = 10kΩ*( 5.0/0.8 – 1 )=52.5 kΩ ，然后取標(biāo)準(zhǔn)阻值 52.3 kΩ ，這時(shí)輸出電壓目標(biāo)值是 0.8V * ( 52.3/10 + 1 ) = 4.984V 。
單電阻調(diào)整：目標(biāo)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(shí)輸出電壓目標(biāo)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(jì)順序：功率級(jí)電路設(shè)計(jì)、輔助電路設(shè)計(jì)，（先配置輸出電壓）再進(jìn)行環(huán)路設(shè)計(jì)。
反饋電阻阻值反復(fù)調(diào)整的必要性：一次計(jì)算結(jié)果未必能滿足輸出電壓目標(biāo)值要求，可以反復(fù)調(diào)整幾次高邊和低邊阻值組合。