Microchip MIC24066 Buck 电源设计：如何实现自适应导通时间控制？

工程小贴士
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Buck 电源通过高频开关管 (MOSFET) 的导通/关断，将高压输入 VIN ​转换为较低的稳定输出电压 VOUT。开关管的导通时间 (On-Time) 与关断时间 (Off-Time) 决定了输出电压。

自适应导通时间控制可以在输入电压变化时，输出电压仍能保持稳定。宽输入电压范围时效率更高。瞬态响应快。

自适应导通时间控制核心工作原理

我们拿 Microchip MIC24066 开关降压稳压器举例。

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(图片来源于 Microchip)

1. 导通时间（TON）的确定：固定估算

内部 On-Time 发生器根据 VIN、VOUT 生成近似固定的 TON，公式等效于：

TON(EST) = VOUT / (VIN × fSW)

2. 关断时间（TOFF）的调整：自适应反馈

关断时间由反馈电压（FB）动态控制，逻辑如下：

  • 反馈电压（FB）通过输出端的电阻分压（R1/R2）采集，与内部 0.6V 基准电压（VREF）比较；
  • 当 VFB < VREF 时（说明输出电压偏低），误差比较器触发下一个导通周期，关断时间提前结束；
  • 当 VFB ≥ VREF 时，低边 MOSFET 保持导通，关断时间持续；
  • 关键限制：若反馈计算的 TOFF 小于最小关断时间（TOFF (MIN)，典型 300ns），则强制使用 TOFF (MIN)—— 这是为了保证 Bootstrap 电容（CBST）有足够时间充电（为下一次高边 MOSFET 导通提供驱动电压，避免驱动不足导致 MOSFET 损坏）。

3. 最大占空比（DMAX）：由最小关断时间决定

占空比（D）= TON / (TON + TOFF)，由于 TOFF 不能小于 300ns，最大占空比受此限制，公式如下：

D_{MAX} = \dfrac{T_{S} \ - \ T_{off(MIN)}}{T_{S}} = 1 - \dfrac {300ns}{T_{S}}

(T_{S} = \dfrac{1} {f_{SW}} , 开关周期)

注： 在高频率下，最小关断时间的限制更容易成为瓶颈，导致输出电压调节范围收窄。

最后总结一下：自适应导通时间控制优点

  • 输入电压变化时，输出电压仍能保持稳定。
  • 宽输入电压范围时效率更高。
  • 瞬态响应快。

自适应导通时间虽然能在输入电压变化时维持输出，但需要 FB 纹波满足幅度和相位要求，否则会影响稳定性。

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