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如何優(yōu)化DC/DC變換器中FB分壓電阻的FB布線

jf_pJlTbmA9 ? 來源:jf_pJlTbmA9 ? 作者:jf_pJlTbmA9 ? 2023-08-17 17:04 ? 次閱讀

DC/DC 變換器中,反饋 (FB) 分壓電阻規(guī)格常給設(shè)計人員帶來各種設(shè)計挑戰(zhàn),例如如何確定所需的電阻或調(diào)節(jié)參數(shù)(如輸出電壓、上分壓電阻或下分壓電阻)。 圖 1 顯示了 FB 上/下分壓電阻的各種幅度組合。

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圖 1:FB 上/下分壓電阻的各種幅度組合

本文將探討 FB 分壓電阻的設(shè)計規(guī)范,包括待機功耗、輸出電壓精度和環(huán)路特性。

待機功耗

圖 2 顯示了具有低靜態(tài)電流 (IQ) 的 DC/DC 變換器,其 FB 分壓電阻在不同數(shù)量級下帶來的效率差異。以 MP4430 MPQ4430 為例,R1 和 R2 是其分壓電阻。

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圖 2:R1 和 R2 數(shù)量級不同帶來的效率差異

優(yōu)化待機功耗,尤其是對電池供電產(chǎn)品,可以按比例增大 DC/DC 變換器的 FB 分壓電阻值。

低 EMI DC/DC 變換器的 PCB 設(shè)計

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EMC 優(yōu)化的降壓變換器 PCB 布局

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文章 pYYBAGTBIHGATX-zAAGTdmlbfA0811.png

DC/DC 變換器采用恒定導(dǎo)通時間控制的優(yōu)勢

作為一種比傳統(tǒng)電流模式控制方案更加有效的 DC/DC 變換器控制模式,本文討論了恒定導(dǎo)通時間控制 (COT) 的優(yōu)勢所在。

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MPQ3426 - 預(yù)升壓參考設(shè)計,解決汽車?yán)鋯铀沧兊暮唵谓鉀Q方案

該參考設(shè)計將幫助工程師實現(xiàn)高達(dá) 18W 的電源預(yù)升壓設(shè)計

輸出電壓精度

增大 FB 分壓電阻的阻值,可以降低待機功耗。

FB 是運算放大器(op amp)的負(fù)輸入端,它會汲取一定的電流。當(dāng) FB 電流(IFB)在分壓網(wǎng)絡(luò)中占比較小時,IFB 可忽略不計;當(dāng)其占比較大,即分壓電阻選值較大時,IFB 就不容忽視(見圖 3)。

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圖 3:FB 電流在分壓網(wǎng)絡(luò)中的占比

如圖 4 所示,當(dāng)實際輸出電壓 (VOUT) 由于 IFB 的存在而超過預(yù)設(shè)值時,會降低電壓精度。

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圖 4:計算輸出電壓精度

因此,建議選擇合適的阻值,使流經(jīng)分壓電阻的電流超過 IFB 的 50 倍。

環(huán)路特性

FB 電阻還會影響芯片內(nèi)部的環(huán)路特性。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)只是單電阻的情況時,電壓型運放,誤差放大器增益與上分壓電阻 R1 有關(guān),在動態(tài)負(fù)載對紋波有要求的場景,我們可以調(diào)整 R1 阻值做進(jìn)一步優(yōu)化。

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圖5: 電壓模式運放

在電流模式運放中,運放增益 (GEA(S)) 與 R1 / R2 值沒有直接關(guān)系,但與兩個電阻的比值有關(guān)。圖 6 所示為電流模式運放。

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圖 6:電流模式運放

對于不同的 VOUT 場景(1V、1.2V、1.8V、2.5V、3.3V 或 5V),建議保持上分壓電阻的阻值不變,只調(diào)節(jié)下分壓電阻的阻值,以獲得近似的環(huán)路特性(見圖 7)。

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圖 7:根據(jù)輸出電壓的不同調(diào)整下分壓電阻的阻值

確定 FB 分壓電阻值后,還需要注意 FB 引腳的接線。FB 是容易耦合噪聲的高阻抗引腳。在實際應(yīng)用中,常見到 R1、R2 放在輸出電容端,這導(dǎo)致 FB 走線較長。這段 FB 走線充當(dāng)了天線,更易耦合非實反饋,繼而導(dǎo)致 VOUT 變化或不穩(wěn)(見圖 8)。

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圖 8:長 FB 走線更易耦合非實反饋

在電路布線設(shè)計中,F(xiàn)B 走線應(yīng)盡量短,R1、R2 應(yīng)盡量靠近 IC 的 FB 引腳放置;但 VOUT 輸出直流電平,抗干擾能力強,所以可采用長走線(圖 9)。

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圖 9:電路走線中的短 FB 走線

一般在輸出電流(IOUT)只有幾個安培時,R2 的接地可以靠近芯片地。但當(dāng) IOUT 超過 10A 時,由于接地線上的敷銅有限,地線上的電壓會損失,導(dǎo)致實際 VOUT 低于預(yù)設(shè)電壓。在這種情況下,建議使用遠(yuǎn)程采樣(見圖 10)。

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圖10:遠(yuǎn)程采樣/p>

結(jié)語

要優(yōu)化 DC/DC 變換器 中 FB 分壓電阻的 FB 布線,首先要保持第一個電阻走線盡可能地短,并在同一側(cè)直接連接第二個電阻。同時確保沒有干擾源,如開關(guān)、電感、噪聲地等。

審核編輯:彭菁

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