在ldo应用中,会有一个输入输出压差范围的概念 ,如ams1117,压差dropout voltage的典型值为1.1v,即:输入至少比输出高1.1v的压降才能支持所需要的输出。
在之前写过的一篇文章《ldo与dc-dc 的入门理解》中,我们可以了解到ldo是靠内部电路分压达到降压输出,而dc-dc则是通过“断续的供给”达到降压输出。那么,dc-dc降压电路输入和输出是否需要压差呢?思考一个场景:某款buck芯片自身工作电压范围为2.7-5.5v,现需要该芯片输出3.3v/2a。当正常输入5v时,该芯片可满载输出3.3v,当输入电压只有3.5v时,该芯片是否还能正常输出3.3v/2a呢?
该问题本质其实是dc-dc降压电路中,在输入输出规格内,芯片占空比是否受限、导通损耗的问题 。理论上,但芯片的开关周期达到100%时,dc-dc其实是一个“直通”状态,即输出电压等于输入电压,当然,真实的应用中,芯片的占空比不会达到完整的100%,而且由于芯片里集成或外置的mosfet的导通内阻以及输出电感上rdc,实际输出电压与输入电压之间会有一个压差。
以jw5092为例,输入4.7v时,可输出3.3v/2a,但当输入为4.0v的时候,是否还能满载输出?
首先,根据能量守恒,我们可知(vin-vout)ton=vouttoff,由此
vout = vin * d,d为开关周期中,“开”的占空比。
考虑,mos管导通内阻rds、电感内阻rl,可得:
vout = vin * d- iout x (rds(on) + rl)
查看规格书——
当vin = 4v时,若输出2a,暂时忽略电感选型上的内阻差异,则:
由此可知,此时该当输入为4.0v的时候,jw5092无法满载输出3.3v/2a
所以dc-dc降压电路中,实际输出电压要等于输入电压减去buck芯片里集成或外置的mosfet的rds(on)以及输出电感的rdc上产生的压降,包括由于占空比受限导致的无法满载输出。带载越重,输出电压越低。当你的输入输出压差范围很小,但仍然需要满载输出时,请考虑号称可达100%占空比的芯片!
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