【二】题目分析与方案设计
点1:题目要求是直流功率变换,故采用DC-DC变换器,由于是题目是降压输出,考虑使用BUCK或者BUCK-BOOST,但考虑到纹波和效率要求,故功率变换选择BUCK拓扑;
点2:考虑静态电流50uA和轻载(125uA负载)高于50%效率的指标,这实际上客观由选型的芯片决定,故芯片选型十分重要;
点3:关于整版电容值用量不得超过60uF的要求,这实际上关乎到几个方面:一是电容的量(输入端和输出端的容值)都与整个变换器的开关频率有关;二是,输出电容的大小会影响输出纹波、系统稳定性以及瞬态能力,故在设计中应该权衡好电容容值与其他变量之间的关系,不能刻意为了减少电容容值而导致系统工作不稳定;
点4:开关电源的效率问题,因为是单片应用方案,故该指标一般决定于芯片本身,所以这与芯片选型也密切相关。但此外,需要注意到,效率直接或间接与开关管的导通内阻、压降、开关频率、负载工况、输入输出工况、电感的DCR等等相关,这些无论在芯片选型还是外围元件选材时都必须关注。
点5:关于瞬态响应,该指标是在脉冲负载下,对输出的瞬态值的测量。该指标一般与芯片的而工作模式有关,故一定程度上与芯片选型有关;此外,可考虑通过外围电路进行补偿(有些芯片带外部补偿引脚,如果没有的话是否可以人为补偿?)。
综上,经过仔细对比,确定芯片型号为LT8640S-2,采用BUCK拓扑实现电源设计。
本方案最大的矛盾:轻载效率&瞬态响应这对矛盾,受限于题目要求“不能手动切换工作模式”。换言之,实际工作时,要求设计的电源根据工况自动切换工作模式,关于这一点,后期继续完善设计。