如何優化DC/DC變換器中FB分壓電阻的FB布線

在 DC/DC 變換器中，反饋 (FB) 分壓電阻的規格常給設計人員帶來各種設計挑戰，例如如何確定所需的電阻或調節參數（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。

圖 1：FB 上/下分壓電阻的各種幅度組合

本文將探討 FB 分壓電阻的設計規范，包括待機功耗、輸出電壓精度和環路特性。

待機功耗

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

圖 2：R1 和 R2 數量級不同帶來的效率差異

優化待機功耗，尤其是對電池供電產品，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 設計

本文以 MPS 的 MPQ4431 降壓變換器為例，闡述審慎的元件布置與電路板布局如何幫助產品滿足汽車行業嚴格的 EMC 限制

線上研討會

EMC 優化的降壓變換器 PCB 布局

探討 DC/DC 降壓變換器 PCB 設計，包括布局劃分、元器件擺放和 EMC 優化布線等。

文章

DC/DC 變換器采用恒定導通時間控制的優勢

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

參考設計

MPQ3426 - 預升壓參考設計，解決汽車冷啟動瞬變的簡單解決方案

該參考設計將幫助工程師實現高達 18W 的電源預升壓設計

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）的負輸入端，它會汲取一定的電流。當 FB 電流（IFB）在分壓網絡中占比較小時，IFB 可忽略不計；當其占比較大，即分壓電阻選值較大時，IFB 就不容忽視（見圖 3）。

圖 3：FB 電流在分壓網絡中的占比

如圖 4 所示，當實際輸出電壓 (VOUT) 由于 IFB 的存在而超過預設值時，會降低電壓精度。

圖 4：計算輸出電壓精度

因此，建議選擇合適的阻值，使流經分壓電阻的電流超過 IFB 的 50 倍。

環路特性

FB 電阻還會影響芯片內部的環路特性。當反饋網絡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，在動態負載對紋波有要求的場景，我們可以調整 R1 阻值做進一步優化。

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 值沒有直接關系，但與兩個電阻的比值有關。圖 6 所示為電流模式運放。

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，只調節下分壓電阻的阻值，以獲得近似的環路特性（見圖 7）。

圖 7：根據輸出電壓的不同調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。在實際應用中，常見到 R1、R2 放在輸出電容端，這導致 FB 走線較長。這段 FB 走線充當了天線，更易耦合非實反饋，繼而導致 VOUT 變化或不穩（見圖 8）。

圖 8：長 FB 走線更易耦合非實反饋

在電路布線設計中，FB 走線應盡量短，R1、R2 應盡量靠近 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）。

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 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，導致實際 VOUT 低于預設電壓。在這種情況下，建議使用遠程采樣（見圖 10）。

圖10：遠程采樣/p>

結語

要優化 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，并在同一側直接連接第二個電阻。同時確保沒有干擾源，如開關、電感、噪聲地等。

審核編輯：彭菁