DC-DC降壓芯片是否有輸入輸出壓差范圍要求？

在 LDO 應(yīng)用中，會(huì)有一個(gè)輸入輸出壓差范圍的概念，如 AMS1117，壓差 Dropout Voltage 的典型值為 1.1V，即：輸入至少比輸出高 1.1V 的壓降才能支持所需要的輸出。

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在之前寫(xiě)過(guò)的一篇文章《LDO 與 DC-DC 的入門理解》中，我們可以了解到 LDO 是靠?jī)?nèi)部電路分壓達(dá)到降壓輸出，而 DC-DC 則是通過(guò)“斷續(xù)的供給”達(dá)到降壓輸出。那么，DC-DC 降壓電路輸入和輸出是否需要壓差呢？思考一個(gè)場(chǎng)景：某款 Buck 芯片自身工作電壓范圍為 2.7-5.5V，現(xiàn)需要該芯片輸出 3.3V/2A。當(dāng)正常輸入 5V 時(shí)，該芯片可滿載輸出 3.3V，當(dāng)輸入電壓只有 3.5V 時(shí)，該芯片是否還能正常輸出 3.3V/2A 呢？

該問(wèn)題本質(zhì)其實(shí)是 DC-DC 降壓電路中，在輸入輸出規(guī)格內(nèi)，芯片占空比是否受限、導(dǎo)通損耗的問(wèn)題。理論上，但芯片的開(kāi)關(guān)周期達(dá)到 100%時(shí)，DC-DC 其實(shí)是一個(gè)“直通”狀態(tài)，即輸出電壓等于輸入電壓，當(dāng)然，真實(shí)的應(yīng)用中，芯片的占空比不會(huì)達(dá)到完整的 100%，而且由于芯片里集成或外置的 MOSFET 的導(dǎo)通內(nèi)阻以及輸出電感上 Rdc，實(shí)際輸出電壓與輸入電壓之間會(huì)有一個(gè)壓差。

以 JW5092 為例，輸入 4.7V 時(shí)，可輸出 3.3V/2A，但當(dāng)輸入為 4.0V 的時(shí)候，是否還能滿載輸出？

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首先，根據(jù)能量守恒，我們可知(Vin-Vout)*ton=Vout*toff，由此

Vout = Vin * D，D 為開(kāi)關(guān)周期中，“開(kāi)”的占空比。

考慮，MOS 管導(dǎo)通內(nèi)阻 Rds、電感內(nèi)阻 RL，可得：

Vout = Vin * D- Iout x (Rds(ON) + RL)

查看規(guī)格書(shū)——

當(dāng) Vin = 4V 時(shí)，若輸出 2A，暫時(shí)忽略電感選型上的內(nèi)阻差異，則：

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由此可知，此時(shí)該當(dāng)輸入為 4.0V 的時(shí)候，JW5092 無(wú)法滿載輸出 3.3V/2A

所以 DC-DC 降壓電路中，實(shí)際輸出電壓要等于輸入電壓減去 Buck 芯片里集成或外置的 MOSFET 的 Rds(on)以及輸出電感的 Rdc 上產(chǎn)生的壓降，包括由于占空比受限導(dǎo)致的無(wú)法滿載輸出。帶載越重，輸出電壓越低。當(dāng)你的輸入輸出壓差范圍很小，但仍然需要滿載輸出時(shí)，請(qǐng)考慮號(hào)稱可達(dá) 100%占空比的芯片！