特瑞仕DC/DC转换器设计入门网络研讨会问题解答（1）

10月24日，我们举办了DC/DC转换器设计入门网络研讨会。现将研讨会答疑环节中各位提出的问题及解答分三期公开。若能为各位解决难题提供参考，我们将深感荣幸。

DC/DC转换器(设计入门篇)网络研讨会问答内容公开：第1/3次

Q1请说明为何不宜更改推荐电感值(L值)?

A1： 这是为了确保PWM工作状态下的相位补偿稳定性。

传统DC/DC转换器与运算放大器等器件类似，采用电压反馈方式。通过在误差放大电路(Error Amp)外部添加相位补偿元件，即可调节系统稳定性。因此，L值原本可以相对自由地调整。

另一方面，对于目前主流的电流反馈方式且内置开关型的DC/DC转换器而言，反馈电流的大小与波形依赖于电感值(L值)。因此，当更改L值时，可能会影响内部控制的稳定性。此外，

误差放大电路的相位补偿在多数情况下是内置且固定的。基于这些原因，产品通常会规定推荐L值的范围。

另外，推荐的L值可能会根据输入电压(VIN)与输出电压(VOUT)及其比值而有所不同，详情请参阅数据手册。

如果允许出现“每两脉冲一个纹波波形(即所谓的‘双脉冲纹波’)”这种工作状态，从理论上讲也可以减小L值。但在这种情况下，IC内部检测到的电流波形会变得陡峭且振幅较大，可能导致内部信号饱和或电流保护电路响应异常等问题。因此，请务必谨慎。

Q2为了降低纹波，我想通过增大L值来抑制ΔIL。如果无法更改L值，还有哪些替代措施?

A2：过去，对于降压型DC/DC转换器，降低纹波通常通过增大L值来实现。

尤其是在使用ESR较大的电解电容的时代，抑制ΔIL尤为重要。

降压DC/DC转换器中，ΔIL可由以下公式表示：

ΔIL = (VIN - VOUT)/L × Duty/fosc

从公式可知，选用高频振荡频率fosc的DC/DC转换器是有效手段之一。通过高频化设计，既能减小L值和C值，又能实现空间节省，并通过缩小电流环路面积降低EMI。但是，如果无法轻易提高fosc，则可在输出电容(CL)方面采取措施，

具体包括：

▲增大CL的有效容值

▲采用ESR较小的电容

可以单独采取其中一项，也可以同时使用两项，以降低纹波。建议在IC规格允许范围内，尽可能使用容量较大的陶瓷电容。

此外，还可以在CL后端增加LC或RC型π滤波器，也能有效降低纹波。即使无法明确设计滤波器结构，CL与负载侧的去耦电容(CVDD)之间的布线阻抗，有时也能间接降低纹波。但需注意，这种方式可能带来电源波动或噪声源，因此需综合评估整体电路。

需特别注意：在升压型或反相型DC/DC转换器中，输出纹波值并非由ΔIL决定，而是由连续工作模式下的线圈电流(峰值电流)决定。这是因为仅当主开关关闭时才会向CL提供能量。

Q3电感器的额定电流应预留多少余量?

A3、 电感的允许电流设定主要有以下两种思路：

①希望利用DC/DC转换器的电流限制功能防止后级电路过流

此种情况下，请确保电感的容许电流(ISAT, IRAT)满足DC/DC转换器的电流限制值(至少达到典型值typ)。

当容许电流不足时，电流限制可能提前启动，在输出电流(IOUT)较低的应用中看似不会出现问题。然而，由于电流限制电路存在延迟特性，峰值电流可能进一步攀升，导致元件损坏或造成累积性损伤。

尤其在降压比较高时，占空比(Duty)会变窄，保护电路的延迟影响将显著放大。

② 前后级电流限制或熔丝保护功能完备的情况

此时请为电感工作峰值电流预留20～30%的余量。

稳态工作时的峰值电流可通过以下敝公司的主页链接的模拟工具确认：

DC/DC模拟工具

https://product.torexsemi.com/ja/design-support/dcdc-simulation

但需注意：启动阶段及瞬态响应期间可能出现更大峰值电流。请结合周边元件及实际设备条件进行充分验证。

Q4在评估DC/DC电感时 ，是否必须进行尖峰噪声(Spike Noise)测量?

A4：电感相关的输出电压(VOUT)上的尖峰噪声，会受到多个因素的影响。

首先，如上述电流波形所示，电感容许电流不足导致峰值突出，则开关动作时产生的尖峰噪声会变大。但仅凭尖峰噪声的大小无法判断电感容许电流的合理性，需要结合其他方法进行验证。

通常开关速度越快，尖峰噪声越大。因此，电感特性越好(损耗越小、寄生电容越小)，噪声反而可能越大。

此外，线圈及其布线与周边元件/布线的耦合也会产生噪声，这主要受电感漏磁通或PCB布局影响。

综上所述，VOUT上观测到的尖峰噪声，并不一定意味着“电感不好”，即使电感性能良好，也可能看到较大的尖峰噪声。因此在评估和判定时需要特别注意。

此外，使用示波器观测的尖峰噪声，很多情况下主要是由探头GND线与电路耦合引起的。下图可供参考。

关于特瑞仕半导体株式会社

特瑞仕半导体株式会社(总公司：东京、东证第一部: 6616)从 1995年设立以来，作为国内唯一的模拟电源IC的专业厂家，以「Powerfully Small」为产品制造追求的目标，提供增加客户产品的附加值的世界最小级的高效率模拟电源IC以及可以加快客户产品开发的电源设计方案。

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