Buck芯片缓冲电路设计的仿真分析与应用
2021年电子技术应用第10期
叶丰华，刘 昊，康 磊，蔡文波
浪潮电子信息产业股份有限公司 浪潮高效能服务器和存储技术国家重点实验室，北京100086
摘要： Buck型变换器的开关点是外部调优的主要对象，随着开关频率的提高和负载电流的增大，芯片内的寄生电感对开关电压波形的影响越来越大，外部缓冲电路作为调整开关波形的工具起到关键的作用，仅仅依靠经验来设计外部缓冲电路已经无法满足设计要求。通过对缓冲电路的工作原理进行分析，结合仿真结果和工程实践，分析缓冲电路的稳压性能和效率损失，可以为外围缓冲电路的设计提供一种量化分析方法。
中图分类号： TN492
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211421
中文引用格式： 叶丰华，刘昊，康磊，等. Buck芯片缓冲电路设计的仿真分析与应用[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211421
中文引用格式： 叶丰华，刘昊，康磊，等. Buck芯片缓冲电路设计的仿真分析与应用[J].电子技术应用，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将高输入电压斩波成具有一定占空比的周期脉冲，之后再通过LC滤波器将周期脉冲整合成稳定的低压直流电[1-3]。
传导高压脉冲信号的位置称为Phase点，常用Buck电源的典型参数为开关频率500 kHz，输入电压12 V。Phase点在500 kHz，0 V~12 V脉冲的作用下，成为了一个不可忽略的噪声源。
为了降低开关损耗，当前开关电源的MOSFET开关速度非常快，即Phase点波形的上升沿和下降沿的斜率很高。芯片内的寄生电感(ESL)在这样的激励下能够在Phase点产生很大的过冲(Overshoot)[4-5]，Phase点过高的Overshoot会超过下管MOSFET的耐压值，造成MOSFET过压损坏[6-8]，使用缓冲电路可以削弱过冲对电路器件的负面影响。
本文通过对缓冲电路的缓冲效果进行比较分析，结合Buck芯片中不同的缓冲方法下测得的电源效率，在仿真结果的辅助下评价两种缓冲方式的性能，探究缓冲电路的设计技巧，作为指导Buck芯片缓冲电路设计的方法。
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作者信息：
叶丰华，刘 昊，康 磊，蔡文波
(浪潮电子信息产业股份有限公司 浪潮高效能服务器和存储技术国家重点实验室，北京100086)
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