DC-DC降壓芯片的輸入輸出壓差范圍的要求

在LDO應(yīng)用中，會(huì)有一個(gè)輸入輸出壓差范圍的概念 ，如AMS1117，壓差Dropout Voltage的典型值為1.1V，即：輸入至少比輸出高1.1V的壓降才能支持所需要的輸出。

在之前寫過(guò)的一篇文章《LDO與DC-DC 的入門理解》中，我們可以了解到LDO是靠?jī)?nèi)部電路分壓達(dá)到降壓輸出，而DC-DC則是通過(guò)“斷續(xù)的供給”達(dá)到降壓輸出。那么，DC-DC降壓電路輸入和輸出是否需要壓差呢？思考一個(gè)場(chǎng)景：某款Buck芯片自身工作電壓范圍為2.7-5.5V，現(xiàn)需要該芯片輸出3.3V/2A。當(dāng)正常輸入5V時(shí)，該芯片可滿載輸出3.3V，當(dāng)輸入電壓只有3.5V時(shí)，該芯片是否還能正常輸出3.3V/2A呢？

該問(wèn)題本質(zhì)其實(shí)是DC-DC降壓電路中，在輸入輸出規(guī)格內(nèi)，芯片占空比是否受限、導(dǎo)通損耗的問(wèn)題 。理論上，但芯片的開關(guān)周期達(dá)到100%時(shí)，DC-DC其實(shí)是一個(gè)“直通”狀態(tài)，即輸出電壓等于輸入電壓，當(dāng)然，真實(shí)的應(yīng)用中，芯片的占空比不會(huì)達(dá)到完整的100%，而且由于芯片里集成或外置的MOSFET的導(dǎo)通內(nèi)阻以及輸出電感上Rdc，實(shí)際輸出電壓與輸入電壓之間會(huì)有一個(gè)壓差。

以JW5092為例，輸入4.7V時(shí)，可輸出3.3V/2A，但當(dāng)輸入為4.0V的時(shí)候，是否還能滿載輸出？

首先，根據(jù)能量守恒，我們可知(Vin-Vout)ton=Vouttoff，由此

Vout = Vin * D，D為開關(guān)周期中，“開”的占空比。

考慮，MOS管導(dǎo)通內(nèi)阻Rds、電感內(nèi)阻RL，可得：

Vout = Vin * D- Iout x (Rds(ON) + RL)

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當(dāng)Vin = 4V時(shí)，若輸出2A，暫時(shí)忽略電感選型上的內(nèi)阻差異，則：

由此可知，此時(shí)該當(dāng)輸入為4.0V的時(shí)候，JW5092無(wú)法滿載輸出3.3V/2A

所以DC-DC降壓電路中，實(shí)際輸出電壓要等于輸入電壓減去Buck芯片里集成或外置的MOSFET的Rds(on)以及輸出電感的Rdc上產(chǎn)生的壓降，包括由于占空比受限導(dǎo)致的無(wú)法滿載輸出。帶載越重，輸出電壓越低。當(dāng)你的輸入輸出壓差范圍很小，但仍然需要滿載輸出時(shí)，請(qǐng)考慮號(hào)稱可達(dá)100%占空比的芯片！