DC-DC變換器FB分壓電阻設(shè)計

上期回顧：合適的比例，讓效率曲線更加優(yōu)美

本期內(nèi)容

DC-DC 變換器中有一個很不起眼的設(shè)計 —— FB 分壓電阻，但常常讓工程師困惑不已，比如：

阻值設(shè)計為多少，可以隨便取值嗎?

更改輸出電壓，改上分壓電阻值還是下分壓電阻值呢?

明明已按照規(guī)格書推薦取值設(shè)計，為什么變換器還是有異常?

圖1：FB 上下分壓電阻值的量級組合方式多種多樣

下面為大家一一介紹 FB 分壓電阻設(shè)計給整個變換器帶來的影響，以便獲得更優(yōu)設(shè)計。

影響之一：待機(jī)功耗

電阻者，能量消耗點也!

下面這組數(shù)據(jù)(圖2)會展示對于 Low Iq 的 DC-DC，F(xiàn)B 分壓電阻取值數(shù)量級不同會有多大的差異，以 MPS 公司的產(chǎn)品 MPQ4430 為例，R1, R2 為分壓電阻。

圖2：FB 分壓電阻取值數(shù)量級不同帶來的效率差異

優(yōu)化產(chǎn)品待機(jī)功耗，尤其是含電池的產(chǎn)品，可以同比例增大 DC-DC 中 FB 分壓電阻的取值。

影響之二：輸出電壓精度

降低待機(jī)功耗需要增大 FB 分壓電阻的阻值，那該取值是否越高越好?

FB 是運放的負(fù)輸入端，會吸取一定電流，當(dāng) IFB 占分壓網(wǎng)絡(luò)電流比重較輕時，可以忽略;但是當(dāng)比重較大，也就是分壓電阻選值偏大時，就不能忽略 IFB，從公式中可以看出由于 IFB 的存在，實際的輸出電壓會高于預(yù)設(shè)值，造成電壓精度變差。

圖3：計算輸出電壓

所以，建議選取分壓電阻阻值時，流過分壓電阻的電流大于50倍 IFB。

影響之三：環(huán)路特性

除了對電氣性能的影響之外，對于芯片內(nèi)部的環(huán)路特性，F(xiàn)B 電阻也會造成一定影響。

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;而電流型運放，運放的增益 GEA(S) 與 R1，R2 各自的取值并無直接關(guān)聯(lián)，但與兩者的比值相關(guān)。

圖4：電壓型運放和電流型運放

因此對于不同輸出電壓場景(1V / 1.2V / 1.8V / 2.5V / 3.3V / 5V)，建議固定上分壓電阻阻值，更改下分壓電阻阻值，來獲得近似的環(huán)路特性。

圖5：輸出電壓不同時，更改下分壓電阻

介紹了 FB 分壓電阻的取值，還需要著重關(guān)注 FB 管腳的布線。

前面提到 FB 是誤差放大器的負(fù)輸入端，這是個高阻抗腳位，因此容易耦合一些噪聲，在實際應(yīng)用中，常常會遇見分壓電阻 R1 和 R2 放在輸出電容端，導(dǎo)致 FB 走線較長(圖6)，這條走線充當(dāng)了天線，更加容易耦合非真實反饋，繼而引起輸出電壓變化或者不穩(wěn)。

圖6

在電路布線中，我們需要 FB 走線盡可能短，分壓電阻 R1 和 R2 應(yīng)靠近 IC 的 FB 管腳布置，而 Vout 是直流電平，抗干擾能力強(qiáng)，可以做長走線(圖7)。

圖7

一般在輸出電流只有幾個安培時，R2 的地可以選擇在芯片的地附近連接。但是如果輸出電流>10A，且地走線敷銅有限時，地線上會損失電壓，導(dǎo)致實際的輸出電壓會比預(yù)設(shè)電壓小，這種情況，我們建議做遠(yuǎn)端采樣(圖8)。

圖8

最后，建議FB走線要注意以下幾點：

第一要素是要盡可能短;

第二要素同面直連，且周圍不要有干擾源，比如開關(guān)管，電感，以及不干凈的地。

本期 MPS 電源小課堂關(guān)于 FB 分壓電阻的設(shè)計就分享到這里，希望對大家有所幫助。

審核編輯：湯梓紅