芯耀
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01、你知道BUCK“設(shè)計(jì)需求”嗎
先問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題：你知道降壓轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)的第一步是什么嗎？如果一個(gè)電源工程師無(wú)法明確這點(diǎn)，那將是非常遺憾的。
接下來(lái)，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(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)流程
圖 1所示（這還是早期沒(méi)有接入DeepSeek-R1），是AI給出的降壓轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)流程，它是知道第一步該是什么的，沒(méi)錯(cuò)，就是需求分析。
圖 2 LMR66410典型應(yīng)用“設(shè)計(jì)需求”
圖 3 TPS548D26典型應(yīng)用“設(shè)計(jì)需求”
圖 4 TPS54561典型應(yīng)用“設(shè)計(jì)需求”
圖 5 TPS40200典型應(yīng)用“設(shè)計(jì)需求”
隨便翻閱幾個(gè)TI器件規(guī)格書(shū)，圖 2、圖 3、圖 4、圖 5所示，分別是LMR66410、TPS548D26、TPS54561和TPS40200規(guī)格書(shū)中典型應(yīng)用“設(shè)計(jì)需求”。
由此可見(jiàn)，或是簡(jiǎn)介，或是詳細(xì)，在給出一個(gè)典型應(yīng)用之前，首先需要明確具體的“設(shè)計(jì)需求”有哪些，如對(duì)紋波電壓的要求、對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的要求、對(duì)轉(zhuǎn)換效率的要求等。
正如《開(kāi)關(guān)電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》這本書(shū)所述：
管理學(xué)大師史蒂芬·柯維在《高效能人士的7個(gè)習(xí)慣》這本書(shū)中給出的第二個(gè)習(xí)慣是“以終為始（BEGIN WITH THE END IN MIND）”，“所有事物都經(jīng)過(guò)兩次的創(chuàng)造——先是在腦海里醞釀，其次才是實(shí)質(zhì)的創(chuàng)造”。
借用此理，應(yīng)該說(shuō)所有的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，當(dāng)然也包括電源電路設(shè)計(jì)，都需要從“設(shè)計(jì)需求”這個(gè)“終”開(kāi)始。
02、詳細(xì)設(shè)計(jì)流程
在明確了“設(shè)計(jì)需求”之后就是開(kāi)關(guān)電源的詳細(xì)設(shè)計(jì)了。
那么，詳細(xì)設(shè)計(jì)的第一步又是什么呢？
你是第一步就調(diào)整分壓電阻的取值、配置輸出電壓到目標(biāo)值嗎？
這可能是很多電源工程師的習(xí)慣，但是，配置輸出電壓到目標(biāo)值并不是“詳細(xì)設(shè)計(jì)”的良好開(kāi)局。
圖 6 TPS54561典型應(yīng)用“設(shè)計(jì)流程”
圖 6所示，參考TPS54561規(guī)格書(shū)中“7V – 60V輸入到5V/5A”典型應(yīng)用的設(shè)計(jì)流程，總體原則是：從“大”到“小”設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源電路。
“大”是指大信號(hào)功率傳輸部分（英文稱為 Power Stage ，即功率級(jí)），主要包括高邊開(kāi)關(guān)管、低邊開(kāi)關(guān)管、功率電感、輸入輸出電容；“小”是指小信號(hào)控制環(huán)路部分（英文稱為 Control Loop 或 Loop Compensation ），主要包括誤差放大器等，當(dāng)然也可以包括一些功能引腳配置。
參考文章[?如何學(xué)習(xí)開(kāi)關(guān)電源？從“大”到“小”學(xué)習(xí)開(kāi)關(guān)電源...?]。
圖 7 BUCK轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程
明確“設(shè)計(jì)需求”之后的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程：
(1) 確定設(shè)計(jì)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(fù)載電流能力等。
(2) 配置開(kāi)關(guān)頻率。確定開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器工作的開(kāi)關(guān)頻率，計(jì)算配置電阻大小。對(duì)于固定開(kāi)關(guān)頻率的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換器，則無(wú)需配置。
(3) 選擇合適的電流紋波系數(shù)，計(jì)算各功率元件的電壓和電流應(yīng)力。
在此確定電流紋波系數(shù)，是因?yàn)樵搮?shù)會(huì)影響到輸出紋波電流的大小，進(jìn)而影響功率電感參數(shù)的選擇，進(jìn)而影響輸出紋波電壓的大小，進(jìn)而影響輸出電容參數(shù)的選擇等。
計(jì)算完成后，作為依據(jù)，進(jìn)行開(kāi)關(guān)管、功率電感和續(xù)流二極管等元件選型。
(4) 根據(jù)設(shè)計(jì)需求，配置功率電感。
(5) 根據(jù)設(shè)計(jì)需求，配置輸入和輸出電容。根據(jù)設(shè)計(jì)需求中輸入紋波電壓的要求，通過(guò)計(jì)算得到輸入端所需的最小容值（如果設(shè)計(jì)中沒(méi)有輸入紋波電壓的要求，則可以不關(guān)心輸入端所需的最小容值）。
根據(jù)設(shè)計(jì)需求中的“負(fù)載動(dòng)態(tài)響應(yīng)”、“輸出電壓過(guò)沖”和“輸出端紋波電壓”三個(gè)要求，計(jì)算所需輸出電容的最小值。
根據(jù)紋波電壓和紋波電流計(jì)算輸出電容上所允許的等效串聯(lián)電阻(ESR)的最大值。
另外，還可計(jì)算輸出電容上的均方根電流，也是進(jìn)行電容選型的依據(jù)之一。
(6) 電路輔助功能設(shè)計(jì)。比如軟啟動(dòng)時(shí)間配置、欠壓保護(hù)功能配置，以及時(shí)序設(shè)計(jì)等。
(7) 配置輸出電壓。因?yàn)榉?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1469049.html">饋電阻會(huì)影響頻率補(bǔ)償，所以需要在頻率補(bǔ)償之前確定反饋電阻值。
(8) 計(jì)算誤差放大器的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
(9) 原理圖設(shè)計(jì)，PCB Layout，完成電路設(shè)計(jì)。
03、小結(jié)
在BUCK電路設(shè)計(jì)中，首先需要明確“設(shè)計(jì)需求”，再按照此文的“詳細(xì)設(shè)計(jì)流程”完成BUCK電路設(shè)計(jì)。
有“需求”或“目標(biāo)”才有開(kāi)始的目的，才有最終設(shè)計(jì)完成的電路。這可能與人生不同，我可能不知道人生目標(biāo)或努力方向，但每天還是要開(kāi)開(kāi)心心。
