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=Vout*toff,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!