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01、你知道BUCK“設(shè)計需求”嗎
先問大家一個問題：你知道降壓轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計的第一步是什么嗎？如果一個電源工程師無法明確這點，那將是非常遺憾的。
接下來，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)計流程
圖 1所示（這還是早期沒有接入DeepSeek-R1），是AI給出的降壓轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計流程，它是知道第一步該是什么的，沒錯，就是需求分析。
圖 2 LMR66410典型應(yīng)用“設(shè)計需求”
圖 3 TPS548D26典型應(yīng)用“設(shè)計需求”
圖 4 TPS54561典型應(yīng)用“設(shè)計需求”
圖 5 TPS40200典型應(yīng)用“設(shè)計需求”
隨便翻閱幾個TI器件規(guī)格書，圖 2、圖 3、圖 4、圖 5所示，分別是LMR66410、TPS548D26、TPS54561和TPS40200規(guī)格書中典型應(yīng)用“設(shè)計需求”。
由此可見，或是簡介，或是詳細(xì)，在給出一個典型應(yīng)用之前，首先需要明確具體的“設(shè)計需求”有哪些，如對紋波電壓的要求、對動態(tài)響應(yīng)的要求、對轉(zhuǎn)換效率的要求等。
正如《開關(guān)電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應(yīng)用》這本書所述：
管理學(xué)大師史蒂芬·柯維在《高效能人士的7個習(xí)慣》這本書中給出的第二個習(xí)慣是“以終為始（BEGIN WITH THE END IN MIND）”，“所有事物都經(jīng)過兩次的創(chuàng)造——先是在腦海里醞釀，其次才是實質(zhì)的創(chuàng)造”。
借用此理，應(yīng)該說所有的產(chǎn)品設(shè)計，當(dāng)然也包括電源電路設(shè)計，都需要從“設(shè)計需求”這個“終”開始。
02、詳細(xì)設(shè)計流程
在明確了“設(shè)計需求”之后就是開關(guān)電源的詳細(xì)設(shè)計了。
那么，詳細(xì)設(shè)計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”的良好開局。
圖 6 TPS54561典型應(yīng)用“設(shè)計流程”
圖 6所示，參考TPS54561規(guī)格書中“7V – 60V輸入到5V/5A”典型應(yīng)用的設(shè)計流程，總體原則是：從“大”到“小”設(shè)計開關(guān)電源電路。
“大”是指大信號功率傳輸部分（英文稱為 Power Stage ，即功率級），主要包括高邊開關(guān)管、低邊開關(guān)管、功率電感、輸入輸出電容；“小”是指小信號控制環(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)開關(guān)電源？從“大”到“小”學(xué)習(xí)開關(guān)電源...?]。
圖 7 BUCK轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)設(shè)計流程
明確“設(shè)計需求”之后的詳細(xì)設(shè)計流程：
(1) 確定設(shè)計需求。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) 配置開關(guān)頻率。確定開關(guān)轉(zhuǎn)換器工作的開關(guān)頻率，計算配置電阻大小。對于固定開關(guān)頻率的開關(guān)轉(zhuǎn)換器，則無需配置。
(3) 選擇合適的電流紋波系數(shù)，計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)，是因為該參數(shù)會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。
計算完成后，作為依據(jù)，進(jìn)行開關(guān)管、功率電感和續(xù)流二極管等元件選型。
(4) 根據(jù)設(shè)計需求，配置功率電感。
(5) 根據(jù)設(shè)計需求，配置輸入和輸出電容。根據(jù)設(shè)計需求中輸入紋波電壓的要求，通過計算得到輸入端所需的最小容值（如果設(shè)計中沒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)計需求中的“負(fù)載動態(tài)響應(yīng)”、“輸出電壓過沖”和“輸出端紋波電壓”三個要求，計算所需輸出電容的最小值。
根據(jù)紋波電壓和紋波電流計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。比如軟啟動時間配置、欠壓保護(hù)功能配置，以及時序設(shè)計等。
(7) 配置輸出電壓。因為反饋電阻會影響頻率補(bǔ)償，所以需要在頻率補(bǔ)償之前確定反饋電阻值。
(8) 計算誤差放大器的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。
(9) 原理圖設(shè)計，PCB Layout，完成電路設(shè)計。
03、小結(jié)
在BUCK電路設(shè)計中，首先需要明確“設(shè)計需求”，再按照此文的“詳細(xì)設(shè)計流程”完成BUCK電路設(shè)計。
有“需求”或“目標(biāo)”才有開始的目的，才有最終設(shè)計完成的電路。這可能與人生不同，我可能不知道人生目標(biāo)或努力方向，但每天還是要開開心心。
