【導(dǎo)讀】在電子設(shè)備中，DC-DC電源是基本功能單元，有降壓電路、升壓電路、或升降壓電路等。一般以降壓電路、升壓電路使用最多。因功率電感在電源設(shè)計(jì)中屬于非常重要的器件，所以這里一起介紹。
有的是分立電源（即一個(gè)電路一個(gè)輸出電壓），有的則是集成電源，例如PMU，存在多個(gè)電源輸出，滿足不同的需求。分立與集成各有優(yōu)點(diǎn)。
分立電源電路的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)误w價(jià)格便宜，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，輸出容易調(diào)整，可輸出大負(fù)載能力，散熱好。缺點(diǎn)：占PCB的面積較大，電源系統(tǒng)總成本可能會(huì)高于集成電源電路（具體問(wèn)題具體分析），EMI較差。
集成電源電路的優(yōu)點(diǎn)：輸出電源種類多，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，器件數(shù)量少，所占PCB面積小，節(jié)省空間，EMI較好。缺點(diǎn)：因集成度高，輸出的功率較小，體積小不容易散熱，嚴(yán)重情況會(huì)出現(xiàn)燒壞，單體價(jià)格較貴。
因功率電感在電源設(shè)計(jì)中屬于非常重要的器件，所以這里一起介紹。
降壓電路設(shè)計(jì)
一般在設(shè)計(jì)之初工程師提出具體的設(shè)計(jì)參數(shù)，例如：DC-DC工作頻率、輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、輸出最大電流、輸出紋波、效率、封裝等。
大部分電子設(shè)備中存在的電壓為5V、3.3V，CPU小系統(tǒng)可能還存在1.8V、1.2V、或其他電源，在移動(dòng)通訊中，常用的電源為3.8V。因原理一樣，這里只舉例5V和3.3V電源設(shè)計(jì)。
例一：9V轉(zhuǎn)5V電路設(shè)計(jì)
1） 下圖為Silergy的SY8120型號(hào)。具體自查規(guī)格書(shū)。
簡(jiǎn)單介紹下規(guī)格參數(shù)：該芯片工作頻率為500KHz，輸入電壓范圍4.5V~18V，輸出電流為2A，高效率，SOT23-6小封裝。
下表紅色部分為主要關(guān)注參數(shù)。
Iq 靜態(tài)電流，當(dāng)輸出空載時(shí)芯片自耗電，主要考慮領(lǐng)域?yàn)榇龣C(jī)功耗。
Vref為反饋參考電壓，在芯片內(nèi)部存在一個(gè)比較器，用于輸出調(diào)節(jié)，是芯片的主要參數(shù)之一，通過(guò)反饋電阻網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)輸出電壓。
IFB是決定了反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的取值范圍，如果此電流設(shè)計(jì)過(guò)大，會(huì)造成待機(jī)功耗增大，如果設(shè)計(jì)過(guò)小，反饋失效，導(dǎo)致輸出不正常。
上下MOSFET的RDS（on），越小約好，會(huì)影響到輸出效率，靜態(tài)功耗。
ILIM是上下MOS的極限電流值，很多廠家，這個(gè)參數(shù)只有典型值或最小值，沒(méi)有最大值，其實(shí)是為了自己規(guī)避問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中，按照典型值或最小值進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本能滿足設(shè)計(jì)要求，但如果在輸出負(fù)載超過(guò)這個(gè)值后，電源IC就會(huì)燒毀，上MOS幾率最大。因此如果規(guī)格中設(shè)置了最大值，說(shuō)明這個(gè)IC存在過(guò)流保護(hù)，在設(shè)計(jì)中是個(gè)很好的選擇。
VEN，是芯片開(kāi)關(guān)功能，一般內(nèi)部為一個(gè)施密特觸發(fā)器，高于一個(gè)電壓才能打開(kāi)，小于一個(gè)電壓才能關(guān)閉。在設(shè)計(jì)中，可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)法關(guān)機(jī)的現(xiàn)象，因?yàn)橄到y(tǒng)中存在較多的電容，在關(guān)機(jī)過(guò)程中，電源下電時(shí)間等因素，導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的存在。所以重點(diǎn)關(guān)注下電時(shí)間點(diǎn)電壓。
FSW，為芯片的主要開(kāi)關(guān)頻率，是電源設(shè)計(jì)中的非常重要的參數(shù)，影響了后面的輸出電流設(shè)計(jì)，電感的選型和輸出電容的選擇。
2） 電源設(shè)計(jì)電路
設(shè)計(jì)電路中，設(shè)計(jì)基本參數(shù)為：VIN大概為9V，輸出電壓為5V，輸出電流1Amax，紋波小于50mV。
圖中分為6個(gè)部分，按照序號(hào)，分別為：輸入電容，自舉電容，電感，反饋電阻，輸出電容，緩啟動(dòng)。
框1：一般輸入電容為規(guī)格書(shū)建議值，一般為uF級(jí)，用于續(xù)流，防止在負(fù)載突然增大時(shí)，影響前面的電源，使前面的電源出現(xiàn)波動(dòng)，如果存在高頻濾波電容，需放置在IC附近。
框4：設(shè)計(jì)輸出電壓，要得到約5V的輸出電壓，因考慮電路中的線損，輸出略高于5V。根據(jù)下面的公式，計(jì)算得到輸出電壓5.289V。
Vout=0.6*(R43/R44)
框3：根據(jù)規(guī)格書(shū)中給出的公式計(jì)算。電路輸入電壓范圍為7~12V（典型值9V），輸出電壓約為5.289V，輸出電流最大約為1A，當(dāng)輸入電壓為7V時(shí)，通過(guò)計(jì)算得到電感約為6.5uH，當(dāng)輸入為12V時(shí)，計(jì)算得電感約為14.8uH，選擇常用的10uH電感。輸入電壓為9V時(shí)，根據(jù)公式，輸出的最大電流約為1.09A，基本能滿足要求。電感的額定電流要約為輸出電流的1.5倍，那么選用額定電流1.68A的電感，能夠滿足要求。
框2：有的電路外部自舉電路，而有的則在內(nèi)部。一般為0.1uf，使上MOS持續(xù)導(dǎo)通。
框5：輸出電容根據(jù)規(guī)格書(shū)要求最小為22uF，選用低ESR的MLCC電容兩個(gè)10uF，如果規(guī)格書(shū)沒(méi)有提出，需要根據(jù)下面計(jì)算公式得出。
紋波電流的計(jì)算公式：
輸出的電容為20.1uF，因MLCC的ESR很小，可忽略，根據(jù)下面的公式得到紋波電壓約為10mV，滿足要求。
框6：阻容器件并聯(lián)，起到延時(shí)緩啟動(dòng)的作用，同時(shí)在關(guān)電時(shí)，對(duì)地電阻起到迅速放電的作用。
放置R43上并聯(lián)C60，有助于增加負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)速度和輸出穩(wěn)定性，一般為10pf~22pf
在實(shí)際的工作中，一切可以調(diào)整的因素都是相對(duì)穩(wěn)定的，并且?guī)в幸欢ǖ膶?shí)際工作誤差。因此在考慮開(kāi)關(guān)頻率、L和C的取值時(shí)，要考慮干擾因素，選取受到很多因素影響的一個(gè)折中的結(jié)果。
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