Buck芯片緩沖電路設計的仿真分析與應用
2021年電子技術應用第10期
葉豐華，劉 昊，康 磊，蔡文波
浪潮電子信息產業股份有限公司 浪潮高效能服務器和存儲技術國家重點實驗室，北京100086
摘要： Buck型變換器的開關點是外部調優的主要對象，隨著開關頻率的提高和負載電流的增大，芯片內的寄生電感對開關電壓波形的影響越來越大，外部緩沖電路作為調整開關波形的工具起到關鍵的作用，僅僅依靠經驗來設計外部緩沖電路已經無法滿足設計要求。通過對緩沖電路的工作原理進行分析，結合仿真結果和工程實踐，分析緩沖電路的穩壓性能和效率損失，可以為外圍緩沖電路的設計提供一種量化分析方法。
中圖分類號： TN492
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211421
中文引用格式： 葉豐華，劉昊，康磊，等. Buck芯片緩沖電路設計的仿真分析與應用[J].電子技術應用，2021，47(10)：113-117，123.
英文引用格式： Ye Fenghua，Liu Hao，Kang Lei，et al. Simulation analysis and application of buck chip buffer circuit design[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：113-117，123.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211421
中文引用格式： 葉豐華，劉昊，康磊，等. Buck芯片緩沖電路設計的仿真分析與應用[J].電子技術應用，2021，47(10)：113-117，123.
英文引用格式： Ye Fenghua，Liu Hao，Kang Lei，et al. Simulation analysis and application of buck chip buffer circuit design[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(10)：113-117，123.
Simulation analysis and application of buck chip buffer circuit design
Ye Fenghua，Liu Hao，Kang Lei，Cai Wenbo
State Key Laboratory of Inspur High Efficiency Server and Storage Technology，Inspur Electronic Information Industry Co.，Ltd.， Beijing 100086，China
Abstract： The switching point of the buck converter is the main object of external tuning. With the increase of the switching frequency and the increase of the load current, the parasitic inductance in the chip has an increasing influence on the switching voltage waveform, and the external buffer circuit is used as the adjustment switch. The waveform tool plays a key role, and only relying on experience to design the external buffer circuit can no longer meet the design requirements. By analyzing the working principle of the buffer circuit, combined with simulation results and engineering practice, this paper analyzes the voltage regulation performance and efficiency loss of the buffer circuit, and provides a quantitative analysis method for the design of the peripheral buffer circuit.
Key words : buck converter；simulation；snubber；efficiency
0 引言
Buck芯片工作的基本原理是將高輸入電壓斬波成具有一定占空比的周期脈沖，之后再通過LC濾波器將周期脈沖整合成穩定的低壓直流電[1-3]。
傳導高壓脈沖信號的位置稱為Phase點，常用Buck電源的典型參數為開關頻率500 kHz，輸入電壓12 V。Phase點在500 kHz，0 V~12 V脈沖的作用下，成為了一個不可忽略的噪聲源。
為了降低開關損耗，當前開關電源的MOSFET開關速度非常快，即Phase點波形的上升沿和下降沿的斜率很高。芯片內的寄生電感(ESL)在這樣的激勵下能夠在Phase點產生很大的過沖(Overshoot)[4-5]，Phase點過高的Overshoot會超過下管MOSFET的耐壓值，造成MOSFET過壓損壞[6-8]，使用緩沖電路可以削弱過沖對電路器件的負面影響。
本文通過對緩沖電路的緩沖效果進行比較分析，結合Buck芯片中不同的緩沖方法下測得的電源效率，在仿真結果的輔助下評價兩種緩沖方式的性能，探究緩沖電路的設計技巧，作為指導Buck芯片緩沖電路設計的方法。
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作者信息：
葉豐華，劉 昊，康 磊，蔡文波
(浪潮電子信息產業股份有限公司 浪潮高效能服務器和存儲技術國家重點實驗室，北京100086)
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