Buck 芯片缓冲电路设计的仿真分析与应用*

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)

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。

1 Buck 开关电源中缓冲电路的设计

为Phase 点到GND 设置缓冲吸收电路可以吸收Phase波形中的高频噪声，降低电压过冲和电磁辐射[9]。使用缓冲电路延缓开关速度，同样能够起到抑制Phase 点电压过冲的作用[10]。

1.1 Buck 开关电源原理

Buck 开关电源的基本原理如图1 所示。控制IC 分别控制Q1、Q2 两个MOSFET 的开关，当Q1 导通Q2 断开时，Vin通过导通的Q1 将能量传输到输出电感L，输出电容C 和负载。当Q1 断开Q2 导通时，因为电感和电容当中储存了能量，且因为电感的惯性不能允许电流的突变，会维持向负载端供电的状态，将电感中储存的能量传递到负载，Q2 此时起到续流通路的作用[11]。……