技术文章 | 如何为降压应用选择合适的Buck转换器和控制器？

最新更新时间：2024-06-26

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01 DCDC降压稳压器是什么

DC-DC电源中常用的降压稳压器，依靠两个功率开关管来执行开关功能。开关管在控制器的驱动作用下，以一定的 占空比交替 在电感里存储能量并释放给负载。一般从芯片是否集成了开关管来区分DCDC降压稳压器： 降压转换器（集成功率开关管） 和 降压控制器（外置功率开关管） 。

图1 SCT2A23降压电路

降压转换器 如图1由一颗SCT2A23芯片、一个功率电感L1及输入输出电容，构成了100V输入转换成12V输出的降压电路，功率开关管集成在了芯片内部，如图2所示HS、LS。

图2 SCT2A23 芯片内部框图

降压控制器 如图3所示， 芯片内部 无功率开关管 。

图3 SCT82A30 降压控制器内部框图

如图4所示，降压控制器内部 只有控制电路 ，故而叫控制器。需外加功率开关管才能构成一个完整的降压电路：由SCT82A30、两个功率开关管Q1和Q2、功率电感L1及输入输出电容，构成了100V输入转换成5V输出的降压电路。

图4 SCT82A30降压电路

02 转换器与控制器的应用特点

同步Buck转换器与控制器到底孰优孰劣涉及诸多考量，如 功率需求、空间约束、成本控制 等。

实际应用中，转换器主要用于较高电压转换至较低压的输出，比如12/24/48V转5V,5V转1.2V/1.8V等。这类应用下， 下管会有更长的导通时间 ，因此 下管比上管更低的Rdson设计 ，有利于 均衡上下管所产生的导通损耗 和覆盖大部分应用需求。如图5 SCT2A23，上管Rdson是530mΩ，下管Rdson是220mΩ。

图5 SCT2A23部分参数

因此对于某些大占空比输出特殊应用场合时，由于内部MOS固定，转换器可能 不能实现标称的最大电流能力输出 。控制器则可根据应用需求 灵活选择不同的外置MOSFET ，调整上下管的功率损耗分配。

03 如何正确选择Buck控制器的功率MOS

功率MOS作为Buck系统 功率路径的阀门与功率损耗的承载者 ，选好功率开关管对电源系统的高效稳定运作十分重要。这需要 系统效率/温升情况/空间尺寸/成本 等多维度综合考虑。

功率MOS的耐压

MOS管的漏源耐压需要大于开关节点的最大关断震荡尖峰电压，这需要考虑最大输入DC电压下的SW节点尖峰电压 V _SW _{_} _PEAK = V _IN _{_MAX} +V _NOISE 如图6仿真值

在初步选项时，通常耐压可以先以 V _DS >120%×V _{IN_} _MAX 的 安全裕量 进行考虑。噪声电压 V _NOISE 是由功率环路寄生杂感在快速的di/dt开关变化下产生，调试时可以 通过减缓开通关断速率或增加RC吸收的方式降低 ，确保 V _SW _{_} _PEAK 在MOSFET安全耐压内。