BUCK電路—5V轉(zhuǎn)1.2V設(shè)計(jì)實(shí)例

實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)降壓電路事實(shí)上挺簡(jiǎn)單的，只要學(xué)會(huì)看數(shù)據(jù)手冊(cè)就行，本次設(shè)計(jì)使用TI的芯片TPS62903進(jìn)行設(shè)計(jì)說(shuō)明。

設(shè)計(jì)就得有設(shè)計(jì)需求，比如輸入電壓，輸出電壓，紋波，輸出電流等等。

本次設(shè)計(jì)的需求很簡(jiǎn)單：

VIn：5V，Vout:1.2V .Ioutmax: 2A.

（一）

第一步看芯片手冊(cè)第一時(shí)間看功能描述，如下圖，可以基本了解此電源芯片的基本情況。比如。工作頻率、輸出電流、工作溫度，反饋參考電壓、封裝等等。在了解了芯片的基本情況，就能大概考慮是否此芯片符合我們的設(shè)計(jì)需求。

（二）

設(shè)計(jì)電源電路這第二步得看芯片手冊(cè)中對(duì)芯片的電氣特性（Electrical characteristics）描述部分，能更詳細(xì)的得出芯片的詳細(xì)參數(shù)。如下圖，咱們可以看出，可選頻率為1M或2.5MHZ頻率，VOUT精度可達(dá)±1%VOUT精度可達(dá)±1%，輸入電壓范圍3v ~ 17v、等等

（三）

搞設(shè)計(jì)只設(shè)計(jì)咱們想要的，要功能也只挑選咱們想實(shí)現(xiàn)的進(jìn)行。這就得看看芯片的引腳描述和參考設(shè)計(jì)了，如下圖所示。

這個(gè)芯片，共有9個(gè)引腳。分別是：輸出良好引腳，開關(guān)調(diào)節(jié)引腳，電壓輸出檢測(cè)引腳，地腳、使能引腳、模式選擇引腳，延時(shí)設(shè)計(jì)引腳、反饋輸入引腳。

咱們做設(shè)計(jì)就要了解每一個(gè)引腳的作用，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)。

第一個(gè)引腳PG 引腳，全稱POWERGOOD，一般用于下一級(jí)電源使能，這個(gè)芯片的輸出電壓穩(wěn)定后，這個(gè)引腳才會(huì)輸出一個(gè)高電平，表示我輸出OK了，你可以進(jìn)行下一步了。一般會(huì)使用一個(gè)電阻將其上拉，上拉電壓依據(jù)設(shè)計(jì)決定，本次設(shè)計(jì)沒(méi)有二級(jí)電源，保持懸空。

第二個(gè)是SW引腳，轉(zhuǎn)換器開關(guān)引腳，連接內(nèi)部電源開關(guān)。連接SW和輸出電容之間的需要一顆電感，電感后面需要連接濾波電容設(shè)計(jì)。

第三個(gè)VOS，輸出電壓檢測(cè)引腳。直接連接到輸出電容的正引腳。

第四個(gè)GND是干嘛的我就不解釋了。

第五個(gè)EN引腳，使能引腳，這個(gè)引腳的電壓高于一定值，這個(gè)芯片才會(huì)工作。

第六個(gè)VIN引腳，電壓輸入端，需要濾波電容設(shè)計(jì)。

第七個(gè)MODE引腳，模式選擇引腳，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備模式選擇(自動(dòng)PFM/PWM或強(qiáng)制PWM操作)和SmartConfig?引腳

第八個(gè)SS/TR引腳，軟啟動(dòng)時(shí)間設(shè)置引腳，從這個(gè)引腳連接到GND的外部電容定義，內(nèi)部參考電壓的上升時(shí)間。引腳也可以用作跟蹤的輸入和測(cè)序。引腳可以保持浮動(dòng)最快的上升時(shí)間

第9個(gè)FB、VSET引腳，F(xiàn)B表示:電壓反饋輸入。連接電阻輸出分壓器到這個(gè)引腳。VSET:輸出電壓設(shè)置引腳。將電阻連接到GND來(lái)選擇輸出電壓；

然后繼續(xù)向下閱讀。

電源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以了解一下，知道DC_DC芯片是如何工作的

（四）

很多手冊(cè)都會(huì)給出推薦值，下圖是手冊(cè)給出的推薦器件的值范圍

1、手冊(cè)給出了頻率設(shè)置電阻選型。本次設(shè)計(jì)選擇1MHZ，頻率越高，開關(guān)管的損耗越高，開關(guān)頻率升高時(shí)，效率會(huì)下降。若要改善各種頻率下的效率，就應(yīng)選擇低導(dǎo)通阻抗、低閘極電壓和滿負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流很小的直流電源轉(zhuǎn)換器，或者使用等效阻抗更小的電感和電容。

2、通過(guò)對(duì)MODE引腳上拉、連接電阻，可以實(shí)現(xiàn)不同頻率的選擇。

對(duì)FB引腳操作可以實(shí)現(xiàn)固定輸出或可調(diào)輸出，手冊(cè)已經(jīng)給出了推薦連接方式如下圖是固定輸出設(shè)計(jì)。

根據(jù)給出的調(diào)節(jié)公式計(jì)算阻值，實(shí)現(xiàn)可調(diào)輸出設(shè)計(jì)，如果沒(méi)有看到手冊(cè)給出推薦值，一般先確定一個(gè)值，然后去計(jì)算另一個(gè)值，本次設(shè)計(jì)以可調(diào)設(shè)計(jì)，電阻選擇兩個(gè)100K電阻（封裝小一點(diǎn)，節(jié)省PCB布局空間）。

（五）

算好了輸出電壓，就得選擇輸出電感了。手冊(cè)中已經(jīng)給出了IL值，IL值就是電感通過(guò)的電流值，即IDC（本次設(shè)計(jì)需求最大值為2A），ΔIL是電感的紋波電流，會(huì)影響輸出電壓的紋波。

對(duì)于一個(gè)固定的電感量而言，輸入電壓越高，紋波系數(shù)就越高。當(dāng)輸入電壓固定時(shí)，電感量越小，紋波系數(shù)就越高。紋波系數(shù)越高，意味著流過(guò)電容的紋波電流越大，對(duì)于相同的紋波電壓需求來(lái)說(shuō)，就需要更大的電容量。

一般情況下紋波系數(shù)r可以使用r=ΔIL/IOUTmax=0.5進(jìn)行計(jì)算，也可以適當(dāng)選擇0.4或者0.6，依據(jù)設(shè)計(jì)情況確定。IOUTmax是“電流最大值”，可以根據(jù)需求分析，負(fù)載端的功耗評(píng)估得知。本次設(shè)計(jì)需求紋波為輸出電壓的2%。即1.2*2%=0.024V。

即已知△IL=2*0.5=1A.

求得Ｌmin=0.76uH.最小值為0.76，本次設(shè)計(jì)使用2.2uH的電感（可選其他電感），可以反推出△IL。進(jìn)而求得紋波系數(shù)。

（六）

電源的輸入輸出都需要使用電容濾波。手冊(cè)中已經(jīng)給出了如何選擇濾波電容。輸入輸出電容可選22uF

（七）

軟啟動(dòng)設(shè)計(jì)，手冊(cè)中Iss的典型值給的2.5uA，可根據(jù)實(shí)際情況選擇，本次設(shè)計(jì)選擇1nf電容，進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（八）

設(shè)計(jì)完成效果圖如下：