本篇就BUCK降壓型電路設(shè)計(jì)過(guò)程作一個(gè)梳理，將各個(gè)元器件參數(shù)的計(jì)算方法匯總起來(lái)分享給各位工程師朋友，一為防止自己忘記，二為新手工程師朋友提供參考。本篇以O(shè)C5021B的原理圖來(lái)講解，其實(shí)各家芯片的外圍設(shè)計(jì)很類似，完全可以根據(jù)芯片規(guī)格書(shū)類推。
第一步：功率電感計(jì)算
- 1.明確輸入電壓Vin，輸出電壓Vout，取合適的開(kāi)關(guān)頻率Fs，一般取50KHZ-1MHZ，具體視芯片而定；
- 2.確定占空比D。由規(guī)格書(shū)可知該芯片通過(guò)TOFF腳電容設(shè)定固定關(guān)斷時(shí)間Toff，假設(shè)開(kāi)通時(shí)間Ton，根據(jù)“伏秒法則”則有：
- 3.明確輸出電流Io，計(jì)算電感紋波電流：
- 4.計(jì)算電感量Lp:
- 5.計(jì)算峰值電流Ipk，選擇飽和電流：
- 6.計(jì)算電感有效值電流IL-rms與電感銅損功率，根據(jù)發(fā)熱量來(lái)計(jì)算電流有效值：
第二步：MOS選擇
- 1.明確最高輸入電壓Vin-max，MOS耐壓選擇:
- 2.MOS耐電流選擇。在Ton階段，MOS與功率電感串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，此時(shí)Iq-max=Ipk，在Toff階段，MOS關(guān)斷，此時(shí)Iq為零，因此選擇MOS時(shí)電流應(yīng)滿足：
第三步：續(xù)流二極管選擇
- 1.耐壓選擇:
- 2.耐電流選擇。與MOS電流類似，在Toff階段，功率電感放電電流流經(jīng)續(xù)流二極管，此時(shí)Id-max=Ipk，在Ton階段，二極管截止，Id為零，因此選擇MOS時(shí)電流應(yīng)滿足：
第四步：輸入電容選擇，輸入電容主要影響輸入電壓紋波，紋波的產(chǎn)生主要有兩方面，電容充放電荷和寄生等效串聯(lián)電阻ESR。電容容量越大、ESR越小，導(dǎo)致輸入電壓紋波越小，性能也就越好，但是成本越高，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合性能與成本折中考慮。
- 1.充放電紋波計(jì)算：
- 2.ESR紋波計(jì)算：
由以上兩部分計(jì)算可以匯總下面公式：
第五步：輸出電容選擇，同輸入端電容計(jì)算類似，也分電容充放電荷和寄生等效串聯(lián)電阻ESR兩部分計(jì)算。
- 1.充放電紋波計(jì)算：
- 2.ESR紋波計(jì)算：
由以上兩部分計(jì)算可以匯總下面公式：
第六步：采樣電阻計(jì)算，分為兩種情況——峰值電流檢測(cè)和平均電流檢測(cè)，OC5021B采用的是峰值電流檢測(cè)方式，采樣電阻要求高精度，可以采用多顆電阻并聯(lián)的方式得到合適的阻值及提高精度。
- 1.峰值電流檢測(cè)
- 2.平均電流檢測(cè)
第七步：?jiǎn)?dòng)電阻計(jì)算，考慮到外界環(huán)溫變化及電阻本身的誤差，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照Ivddmin*1.2≤Ivdd≤Ivddmax*0.8的原則，則有下式，當(dāng)Vin與VDD電壓差較大時(shí)，可考慮使用多顆電阻串聯(lián)增加耐壓。
第八步：MOS驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，本次選擇直接驅(qū)動(dòng)的方式，如果在MOS Ciss很大的應(yīng)用中可以使用推挽的方式驅(qū)動(dòng)。
