BUCK電路—5V轉1.2V設計實例

實際設計一個降壓電路事實上挺簡單的，只要學會看數據手冊就行，本次設計使用TI的芯片TPS62903進行設計說明。

設計就得有設計需求，比如輸入電壓，輸出電壓，紋波，輸出電流等等。

本次設計的需求很簡單：

VIn：5V，Vout:1.2V .Ioutmax: 2A.

（一）

第一步看芯片手冊第一時間看功能描述，如下圖，可以基本了解此電源芯片的基本情況。比如。工作頻率、輸出電流、工作溫度，反饋參考電壓、封裝等等。在了解了芯片的基本情況，就能大概考慮是否此芯片符合我們的設計需求。

（二）

設計電源電路這第二步得看芯片手冊中對芯片的電氣特性（Electrical characteristics）描述部分，能更詳細的得出芯片的詳細參數。如下圖，咱們可以看出，可選頻率為1M或2.5MHZ頻率，VOUT精度可達±1%VOUT精度可達±1%，輸入電壓范圍3v ~ 17v、等等

（三）

搞設計只設計咱們想要的，要功能也只挑選咱們想實現的進行。這就得看看芯片的引腳描述和參考設計了，如下圖所示。

這個芯片，共有9個引腳。分別是：輸出良好引腳，開關調節引腳，電壓輸出檢測引腳，地腳、使能引腳、模式選擇引腳，延時設計引腳、反饋輸入引腳。

咱們做設計就要了解每一個引腳的作用，然后進行設計。

第一個引腳PG 引腳，全稱POWERGOOD，一般用于下一級電源使能，這個芯片的輸出電壓穩定后，這個引腳才會輸出一個高電平，表示我輸出OK了，你可以進行下一步了。一般會使用一個電阻將其上拉，上拉電壓依據設計決定，本次設計沒有二級電源，保持懸空。

第二個是SW引腳，轉換器開關引腳，連接內部電源開關。連接SW和輸出電容之間的需要一顆電感，電感后面需要連接濾波電容設計。

第三個VOS，輸出電壓檢測引腳。直接連接到輸出電容的正引腳。

第四個GND是干嘛的我就不解釋了。

第五個EN引腳，使能引腳，這個引腳的電壓高于一定值，這個芯片才會工作。

第六個VIN引腳，電壓輸入端，需要濾波電容設計。

第七個MODE引腳，模式選擇引腳，可實現設備模式選擇(自動PFM/PWM或強制PWM操作)和SmartConfig?引腳

第八個SS/TR引腳，軟啟動時間設置引腳，從這個引腳連接到GND的外部電容定義，內部參考電壓的上升時間。引腳也可以用作跟蹤的輸入和測序。引腳可以保持浮動最快的上升時間

第9個FB、VSET引腳，FB表示:電壓反饋輸入。連接電阻輸出分壓器到這個引腳。VSET:輸出電壓設置引腳。將電阻連接到GND來選擇輸出電壓；

然后繼續向下閱讀。

電源的內部結構，可以了解一下，知道DC_DC芯片是如何工作的

（四）

很多手冊都會給出推薦值，下圖是手冊給出的推薦器件的值范圍

1、手冊給出了頻率設置電阻選型。本次設計選擇1MHZ，頻率越高，開關管的損耗越高，開關頻率升高時，效率會下降。若要改善各種頻率下的效率，就應選擇低導通阻抗、低閘極電壓和滿負載時靜態電流很小的直流電源轉換器，或者使用等效阻抗更小的電感和電容。

2、通過對MODE引腳上拉、連接電阻，可以實現不同頻率的選擇。

對FB引腳操作可以實現固定輸出或可調輸出，手冊已經給出了推薦連接方式如下圖是固定輸出設計。

根據給出的調節公式計算阻值，實現可調輸出設計，如果沒有看到手冊給出推薦值，一般先確定一個值，然后去計算另一個值，本次設計以可調設計，電阻選擇兩個100K電阻（封裝小一點，節省PCB布局空間）。

（五）

算好了輸出電壓，就得選擇輸出電感了。手冊中已經給出了IL值，IL值就是電感通過的電流值，即IDC（本次設計需求最大值為2A），ΔIL是電感的紋波電流，會影響輸出電壓的紋波。

對于一個固定的電感量而言，輸入電壓越高，紋波系數就越高。當輸入電壓固定時，電感量越小，紋波系數就越高。紋波系數越高，意味著流過電容的紋波電流越大，對于相同的紋波電壓需求來說，就需要更大的電容量。

一般情況下紋波系數r可以使用r=ΔIL/IOUTmax=0.5進行計算，也可以適當選擇0.4或者0.6，依據設計情況確定。IOUTmax是“電流最大值”，可以根據需求分析，負載端的功耗評估得知。本次設計需求紋波為輸出電壓的2%。即1.2*2%=0.024V。

即已知△IL=2*0.5=1A.

求得Ｌmin=0.76uH.最小值為0.76，本次設計使用2.2uH的電感（可選其他電感），可以反推出△IL。進而求得紋波系數。

（六）

電源的輸入輸出都需要使用電容濾波。手冊中已經給出了如何選擇濾波電容。輸入輸出電容可選22uF

（七）

軟啟動設計，手冊中Iss的典型值給的2.5uA，可根據實際情況選擇，本次設計選擇1nf電容，進行設計。

（八）

設計完成效果圖如下：