2.1 电阻在电源电路中的应用

电阻是一个物理量，在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。电阻是导体本身的一种性质，对于不同的导体，其电阻一般不同。导体的电阻通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆，简称欧，一般用Ω表示。

在电源中，电阻主要应用在分压反馈电阻、配置开关频率、Power Good（PG）上拉、限流点设置、环路补偿、RC缓冲电路、MOSFET驱动限流等方面，如图2.1所示。

1．输出电压设置

在电压输出电路中，经常需要对输出电压进行分压处理，得到一个电阻分压值，用这个电阻分压得到的电压值与芯片内部的固定电压Vref进行比较。一般芯片内部会自己产生一个固定电压作为参考电压Vref，我们通过电阻分压把输出电压Vout乘以一个固定的系数，与内部参考电压Vref进行对比。这样能保证输出电压是我们期望的电压。

最常用的分压电路就是电阻分压电路，如图2.2所示。

通过两个电阻对输出电压进行分压，连接到电压反馈管脚，实现反馈电压，反馈电压的计算公式如下

这个反馈电压信号在芯片内部作为控制输出电压值Vout的依据，最终使FB管脚的电压VFB稳定在基准电压值上。所以，可以通过调整RH和RL的值，控制输出电压Vout。

2．通过EN管脚控制启动

很多芯片都有EN管脚，当EN管脚上的电压上升，超过某一个值（VSTR）时，芯片开始工作；当EN管脚上的电压低于某一个值（VSTOP）时，芯片停止工作。一般用电阻分压的方式控制EN管脚的电压。通过内部的电流源和外部的电阻REN_H、REN_L形成的电路，与内部的参考电压VEN进行比较，实现电源控制器的使能功能。电阻在启动控制电路中的应用如图2.3所示。

我们可以使用以下等式设置输入启动电压和输入电压的外部滞后：

这里，IHYS=10µA、VEN=1.2V是由电源控制器芯片内部决定的。

3．设置开关频率

有些开关电源芯片的开关频率是可以调整的，一般会预留一个管脚用于开关频率的设置。开关电源是通过反复开关MOSFET实现输出电压控制的，开关的频率变化会影响开关电源的损耗和纹波。有些情况下，我们需要根据实际的设计场景需求，设置一个最合适的开关频率。所以，开关电源控制器有时会让用户自行设置开关频率。一般来说，会通过外接一个电阻来设置，电源控制器通过识别电阻的阻值来识别开关频率的设置值，如图2.1所示的RT管脚。

4．电流检测和过流保护

电阻在电流检测和过流保护电路中的应用如图2.4所示，给电源控制器JW6346的ILIM引脚提供一个参考电流，该电流流入一个名为RILIM的外部电阻器，以编程设定电流限制阈值。如果ILIM引脚电压低于GND,ILIM引脚上的电流限制比较器可防止进一步的SW脉冲。

5．补偿网络设计

在输入电压、输出负载发生突变的情况下，如果开关电源的输出不进行调整，则输出电压会发生变化。当输出电压变化太大而超出规定的幅值范围的时候，如输出电压突然变大会导致用电器件损毁，或者如果输出电压突然变小会导致用电器件工作异常。因此，需要设计反馈环路的补偿电路，从而使得整个系统的传递函数有足够的增益裕量和相位裕量，让开关电源无论在何种模式下都能稳定工作。在环路补偿网络设计时，一般会用到电阻和电容的组合，实现若干个极点和零点，从而改变反馈环路的波特图特性。一般我们通过补偿网络的频率特性，调整整个控制环路的波特图。这时，我们就需要通过调整补偿网络中电阻和电容的值来实现期望的频率特性。

6. MOSFET驱动电路

在MOSFET驱动电路中，一般采用电阻和电容的组合来控制开启电流。以JWH6346为例，电阻在MOSFET驱动电路中的应用如图2.5所示。

开关电源的开关一般选择MOSFET，类型一般选择N-MOSFET。

MOSFET在完全导通的状态下，体现出是一个稳定导通电阻的特性，称作RDS（on）。高压侧驱动器的设计用于驱动MOSFET，这种MOSFET一般都是能够通大电流，并且RDS（on）值都比较低。当配置为浮动驱动器时，VCC电源提供7.5V（或10V）的偏置电压。在VGS=7.5V（或10V）时，平均驱动电流等于栅极电荷除以开关电源的开关周期T（或者等于栅极电荷乘以开关频率f）。瞬时驱动电流由BST和SW引脚之间的自举电容器提供。驱动能力由其内阻表示，BST到UGATE的内阻为1.5Ω,UGATE到SW的内阻为0.9Ω。

低压侧驱动器设计用于驱动大电流、低RDS(on)的N-MOSFET。驱动能力由其内阻决定，VCC到LGATE的内阻为1.5Ω,LGATE到GND的内阻为0.9Ω。VCC电源提供7.5V（或10V）的偏置电压。瞬时驱动电流由连接在VCC和GND之间的输入电容器提供。平均驱动电流等于栅极电荷乘以开关频率。该栅极驱动电流及上管MOSFET的栅极驱动电流乘以7.5V（或10V），即产生需要从器件封装中耗散的驱动功率。

这里提到的1.5Ω和0.9Ω都是器件内部的电阻。由于MOSFET打开的过程中需要对MOSFET的寄生电容充电，所以这个瞬间电流比较大，有时会导致VCC或BST电压跌落，导致内部逻辑错乱，驱动逻辑错误导致丢失驱动脉冲，从而导致输出异常。所以有时会串联电阻（RUGATE和RLGATE），用于控制瞬间电流。但是这个电阻会因为RC充放电延时，影响MOSFET控制时序。我们电阻选型阻值也不能太大。

7. Power Good（PG）上拉电阻

开漏输出是一种输出电路结构，基于MOSFET的开关原理实现。在开漏输出模式下，输出引脚会被连接到一个开关管（通常是N沟道MOSFET）和一个上拉电阻（Pull-up Resistor）组成的网络。当开关管导通时，输出引脚与地（GND）相连，形成低电平输出；当开关管关断时，输出引脚不与任何电源相连，形成高阻抗状态，也称为浮空状态。开漏输出允许多个设备共享同一个总线或信号线，通过合理的电平控制，实现对总线或信号线的协调使用，避免冲突和干扰。

PG管脚用于指示电源输出状态，输出异常时PG管脚输出低电平，PG管脚是开漏（OD）输出的。当PG管脚有效时表现为一个高阻态，所以需要一个上拉电阻将PG管脚上拉到高电平，让接收端接收到的一个电平为高电平。如图2.5所示，RPG电阻即为PG上拉电阻。

一般来说，PG管脚信号为低电平的时候，表示电源尚未正常输出。因为PG管脚是一个开漏输出，所以当电源工作正常之后，PG管脚表现为一个高阻态，通过上拉电阻表现为一个高电平。因为是开漏输出，可以将多个PG管脚输出连接在一起，形成“线与”的效果。