DC/DC變換器FB分壓電阻設計

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 (I_Q) 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 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。

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（I_FB）在分壓網絡中占比較小時，I_FB 可忽略不計；當其占比較大，即分壓電阻選值較大時，I_FB 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 (V_OUT) 由于 I_FB 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 I_FB 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 (G_EA(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 V_OUT 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 V_OUT 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 V_OUT 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（I_OUT）只有幾個安培時，R2 的接地可以靠近芯片地。但當 I_OUT 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 V_OUT 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。