芯耀
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01、簡介
類似于做產品之前必須有產品定義，在進行電路設計之前也必須有設計需求（相當于產品定義），是對最終設計出的電路，其各項指標的期望。比如TPS54561DPRT器件的數據手冊給出的參考電路（圖1所示），就是在一定設計需求之下得到的；否則，沒有設計需求的參考電路是沒有意義的，電路想要達到什么樣的目標也是不明確的。此文，分析一個TPS54561DPRT參考電路實例的設計需求。
02、設計需求
表1 TPS54561DPRT參考電路實例的設計需求
參數說明如下：
(1) 輸入電壓通常工作在典型值，但是需要支持一個電壓范圍；此例中的典型值為12V，支持的輸入電壓范圍是7.0V到60V。輸入電壓會影響功率電感的取值，參考[?BUCK電路功率電感的取值，如何確定？(1)?]、[?BUCK電路功率電感的取值，如何確定？(2)?]、[?BUCK電路功率電感的取值，TI工程師搞錯了嗎？?]、[?BUCK電路電感量 L 與Vin、D、Ton、Toff的正反比關系？?]等文章。
(2) 輸入端紋波電壓大小，目標值通常分別設定為最大輸入電壓的0.5%即可，這是比較嚴格的要求，通常3%~5%的紋波電壓在很多應用中也是可以接受的。
(3) 如果是降壓型開關轉換器，其最大輸出電流通常由規(guī)格書給出，且不可調整該值的大小。如果是降壓型開關控制器，則可以通過選擇過流能力更大的外部開關管MOSFET器件，從而實現更大的輸出電流。所以，基于負載電流這個參數來看，降壓型開關控制器電源電路比降壓型開關轉換器電源電路更靈活些。
(4) 線性調整率，也稱電壓調整率，是指在額定負載電流時，由輸入電壓變化引起的輸出電壓變化量與額定輸出電壓的比值，通常使用百分比表示，如±0.2%。該數值越小，表示輸出電壓穩(wěn)定性越好，是開關電源電路設計特性是否良好的評價指標之一。(5) 輸出電壓負載調整率(Load regulation of Output Voltage)，簡稱負載調整率，也稱電流調整率，是指在額定輸入電壓時，由負載電流變化引起的輸出電壓變化量與額定輸出電壓的比值，通常使用百分比表示，如±0.4%。該數值越小，表示輸出電壓穩(wěn)定性越好，是開關電源電路設計特性是否良好的評價指標之一。
(6)?針對動態(tài)響應的要求，當負載從1.25A到3.75A（即電流變化量為2.5A）時，輸出電壓的變化量不超過其典型值的4%（下沖量不超過輸出電壓典型值的4%），即 4% * 5.0V = 0.2V 。
(7) 電流紋波系數，在多數應用中直接取 0.3 即可。參考[?什么是電流紋波系數r？?][?電流紋波系數 r 在 [0, 2] 區(qū)間取值的原因？?][?電流紋波系數 r 在 [0, 2] 區(qū)間取值是否有最優(yōu)值呢？?][?電流紋波系數 r 該選擇0.2、0.3還是0.4，為什么呢？?]等文章。
(8) 電感紋波電流理論值，等于電流紋波系數與最大負載電流的乘積。在此例中，0.3 * 5A = 1.5A。
(9)?與輸入端和輸出端紋波電壓的設計指標類似，輸出端浪涌電流大小通?？梢钥刂茷樽畲筘撦d電流的5%；或者根據輸出端負載特性確定。
支持外部可配置軟啟動功能的降壓電路，才需要確定“輸出端浪涌電流”這個參數指標，進而反向計算出應該配置多大的軟啟動電容（參考《開關電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應用》“5.11 軟啟動與浪涌電流抑制”章節(jié)）。
例如，同步降壓轉換器芯片TPS54335ADDAR就是內置了2 ms的軟啟動時間，不支持外部可配置；而相同系列的TPS54336ADDAR則提供了SS引腳，支持外部可配置軟啟動時間功能。
(10) 輸出電壓，是期望的輸出端電壓大小。
(11) 輸出端紋波電壓大小(Output Ripple Voltage)，是預設的輸出端紋波電壓大小，后續(xù)需要通過參數設計，保證不超過預設的輸出端紋波電壓大小。
可以控制在輸出電壓典型值的0.5%~1%范圍內，或者30mV~50mV之間。
(12) 欠壓保護的開始輸入電壓VIN(start)，是指發(fā)生了欠壓保護后，輸入電壓需要大于等于該參數時，電路才開始啟動，重新恢復工作。
該參數通常配置為大于輸出電壓1V到3V范圍即可。參考《開關電源寶典·降壓電路(BUCK)的原理與應用》“5.12.3 UVLO閾值設置”章節(jié)相關內容，在實際電路應用中，欠壓保護的開始輸入電壓的最小值等于輸入電壓最小值。
(13) 欠壓保護的停止輸入電壓(Stop input voltage)，當輸入電壓小于該值時，芯片將關斷以保護后級電路，該行為稱為UVLO(Under Voltage Lock-out)。
(14) 開關頻率(Operation frequency)，開關電源工作在CCM模式下的頻率大小，通過專用引腳配置。
(15) 轉換效率(Efficiency)，降壓電路的轉換效率，輸出功率占輸入功率的比值，越大越好。
