开关电源假负载（Dummy Load）八大作用详解（下篇）

在上一篇中，拆解了假负载的前四大作用——空载稳压、BOOT电容维持、PFM偏移校正、残压泄放。这四者皆是从"大处着眼"的宏观防护，解决的是开关电源中最显眼的稳定性与安全问题。

然而，假负载的功力远不止于此。本文继续为诸君拆解假负载的后四大作用——改善动态响应、偏置电流回流、栅极泄放保护、LDO天然预载，以及假负载的选型设计原则。

与上篇不同，这四者多是从"小处着手"的微观细节——几微安的偏置电流、几kΩ的栅极电阻、几毫伏的偏移校正——看似微不足道，却在关键时刻决定成败。

1 | 作用五：改善动态响应性能

当负载电流发生剧烈跳变时，电源的输出电压会产生瞬时的跌落（Sag）或过冲（Overshoot）。假负载在这其中也扮演着一个微妙的角色。

1.1 "预热"效应

假负载提供了一个固定的最小负载电流，这使得：

• 功率器件（电感、MOSFET）始终有电流流过，不会完全"冷启动"• 控制环路始终处于活跃状态，不会在接近关断的边缘徘徊

这种"预热"状态可以缩短负载突变时的响应延迟，使电源能更快地调整能量输出。

1.2 工程上的权衡

不过需要客观地说：假负载对动态响应的改善作用是有限的，而且是有代价的。它增加了静态功耗，降低了轻载效率。在现代电源设计中，改善动态响应的主流手段是优化控制环路补偿、增加输出电容容量、采用更快的控制模式（如COT，Constant On-Time）等，而非单纯依赖假负载。

假负载在这方面更像是一个"锦上添花"的辅助手段，而非主力方案。

2 | 作用六：提供偏置电流回流路径

这是一个比较特殊的应用场景，TI的应用笔记 zhca768 如何实现比基准更低的输出电压.pdf 中提到了这一用法。

2.1 问题背景：低于基准电压的输出

大多数DC-DC变换器的内部基准电压为0.6V或更高，因此输出电压最低也只能到0.6V左右。但随着半导体工艺的进步，越来越多的芯片需要0.6V以下的核心电压（甚至低至0.5V以下）。

一种解决方案是在FB引脚上注入一个额外的偏置电流，来"拉低"反馈点的电压，从而使输出电压低于内部基准：

其中第二项就是偏置电流产生的压降效果。

2.2 假负载的"回流"作用

但这里有一个问题：这个注入到FB引脚的偏置电流，最终会流向输出端，而这股电流无法流入变换器内部（变换器的FB引脚是高阻输入）。

zhca768.pdf 中明确指出：

因加入偏置电流，该电流是从FB往输出方向流的，该电流无法流入变换器，需要一个相应电流（小于1mA）的假负载形成回流路径。

如果没有假负载，这股偏置电流就"无处可去"，可能导致输出电压异常升高或控制环路不稳定。假负载在这里的作用，就是为这股偏置电流提供一个回流到地的路径，确保偏置电路正常工作。

虽然这股电流通常很小（不到1mA），但假负载却是整个方案能够正常工作的必要条件。这正是"勿以善小而不为"的生动写照——不到1mA的电流路径，却决定了整个低压输出方案能否成立。

3 | 作用七：MOSFET栅极泄放，防止误触发

严格来说，这个场景中的电阻叫栅极泄放电阻（Gate Bleeder Resistor），而非输出端的假负载。但两者的原理和命名同源——都是通过一个电阻来"泄放"不需要的能量或电流，因此也放在这里一并讨论。

3.1 UVLO期间的栅极风险

UC3842.pdf 数据手册中反复强调了这一点：

A bleeder resistor, placed between the gate and the source of the MOSFET, should be used to prevent activating the power switch with extraneous leakage currents during undervoltage lockout.

在欠压锁定（UVLO）期间，PWM控制器的输出驱动级处于高阻态。此时，如果MOSFET的栅极上有杂散漏电流（比如从漏极通过米勒电容耦合过来的电流、PCB上的漏电流等），栅极电压可能缓慢上升。一旦达到MOSFET的阈值电压 ，功率管就会误导通——这在高压大电流场合可能造成灾难性后果。

3.2 栅极泄放电阻的保护作用

在栅极和源极之间接一个泄放电阻（通常10kΩ左右），就能为这些杂散电流提供一个泄放通路，确保栅极电压被可靠地钳位在0V附近，防止误触发。

UC3842 的典型应用电路中就标注了这个电阻：。这虽然是一个小细节，但在可靠性要求高的场合，这个"小"电阻可能避免"大"事故。

4 | 作用八：LDO分压器的固有预负载

这是一个容易被忽略的细节——可调输出的LDO（低压差线性稳压器），其反馈分压电阻本身就构成了一个天然的预负载。

以 TPS79801-Q1 为例，其数据手册的注脚中提到：

This parameter is tested under pulse load conditions... the output uses an external voltage divider. This resistor voltage divider is made up of R1 = 215 kΩ and R2 (bottom resistor) = 340 kΩ. This configuration preloads the output with 6 μA.

215kΩ + 340kΩ的分压电阻，在3.3V输出下消耗的电流为：

这6μA的预负载电流虽然微小，但对于LDO的最小负载要求来说，往往已经足够了。这也是为什么很多LDO数据手册声称"无需最小负载"——因为分压电阻本身就已经提供了。

5 | 假负载的选型设计：在"有效"与"节能"之间找平衡

说了这么多作用，那么假负载的阻值到底该怎么选呢？这其实是一个经典的工程权衡问题。

5.1 两大约束条件

约束一：不能太小——待机功耗受限

阻值太小 → 消耗电流太大 → 待机功耗飙升。在能效等级要求日益严苛的今天（如欧盟CoC V5、美国DoE VI级），待机功耗往往只有几十毫瓦的预算，假负载的功耗必须严格控制。

假负载的功耗为：

5V输出下，1kΩ电阻的功耗就是25mW，这在10W以下的小功率电源中已经是一个不可忽视的数字。

约束二：不能太大——功能无法保障

阻值太大 → 消耗电流太小 → 起不到应有的作用。无论是空载稳压、BOOT电容维持，还是残压泄放，都需要一个最小的电流值才能生效。

5.2 经验选型原则

根据实际工程经验，假负载电流通常取额定输出电流的1%~5%。但这只是一个粗略的经验值，具体设计时应根据不同的应用目的分别计算：

电源先生的建议是：先根据最严格的约束条件（通常是待机功耗）算出最大允许电流，再用实验验证是否满足功能要求。实践是检验真理的唯一标准，也是检验假负载的唯一标准。

6 | 总结

曲突徙薪无恩泽，焦头烂额为上客。勿以善小而不为，勿以恶小而为之。

上篇讲到假负载的"大处"——空载稳压、BOOT维持、PFM校正、残压泄放；下篇讲了假负载的"小处"——动态响应的"预热"、不到1mA的偏置电流回流、10kΩ的栅极泄放、6μA的LDO天然预载。大小兼修，方为完整。

历史的教训告诉我们，预防之功往往不如救火之功显眼，但前者的价值远胜后者。假负载就是开关电源世界里的"曲突徙薪"之策——它平时默默无闻地消耗着几毫安的电流，占着BOM表里一个不起眼的位置，却在关键时刻默默守护着电源的稳定与安全。

让我们用八句话总结假负载的八大作用：

1. 空载稳压——为反激、Boost、LLC等拓扑提供最小能量出口，防止输出电压失控飙升

2. 维持BOOT充电——让非同步Buck在低压差轻载下不进入Eco-mode，避免BOOT欠压导致的输出掉电

3. 校正PFM偏移——在同步Buck PFM模式下提高负载电流，减小输出电压DC偏移

4. 残压泄放——关机后为输出电容提供放电回路，保障人身安全和快速重启

5. 改善动态响应——使功率级和环路始终处于激活状态，加快负载突变响应速度

6. 偏置电流回流——在特殊偏置应用中为额外电流提供泄放路径

7. 栅极泄放——防止UVLO期间杂散电流误触发MOSFET

8. LDO天然预载——分压电阻本身就提供了微小的预负载电流

最后，电源先生想说：任何不考虑待机功耗的假负载设计都是耍流氓，任何不验证功能有效性的假负载设计都是纸上谈兵。 在功能与效率之间找到那个精妙的平衡点，才是真正的工程艺术。

参考资料

1. slva547a Methods to Improve Low Dropout Operation With the TPS54240 and TPS54260.pdf - TI应用笔记，详细论述非同步Buck低压差下的假负载应用

2. LM73605 LM73606.pdf - TI数据手册，PFM模式下假负载校正DC偏移

3. ucc28701.pdf - TI反激控制器数据手册，预负载电阻设计

4. slua653c 5W USB Flyback Design Review.pdf - TI反激设计实例，预负载电阻选型

5. The Boost Converter.pdf - Boost变换器设计，假负载防过压

6. Book2022 LLC Resonant Converters - LLC谐振变换器专著，反馈反转与预负载

7. zhca768 如何实现比基准更低的输出电压.pdf - TI应用笔记，偏置电流与假负载回流

8. UC3842.pdf - TI电流模式PWM控制器数据手册，栅极泄放电阻

9. TPS79801-Q1.pdf - TI LDO数据手册，分压电阻预负载