创作背景我在为项目设计电源板。系统整体由 12V 供电需要同时为多个子系统提供稳定的能量一路 5V 需要持续输出 5A用于驱动 DRV8874 电机驱动芯片另一路需要约 7.4V7V~9V区间用于给舵机或18650电池组供电起初我曾考虑使用集成了 MOSFET 的简单降压芯片如 TPS5450 或 TPS565208但对于这种双路异构输出、峰值电流高达 6A、且空间受限的复杂需求传统方案要么需要两颗芯片面积太大要么外围电容电感巨大。在一次偶然的选型中我发现了德州仪器TI的LM25143 双通道同步降压控制器。它虽然是外部MOSFET架构设计门槛更高需要自己搭功率级但其强大的功能让我无法拒绝支持宽输入电压、180°异相交错极大减小输入电容压力、支持电感 DCR 电流检测无需额外分流电阻、可编程频率、带打嗝模式的短路保护、以及独立可调的软启动。然而网上的中文资料也大多不够系统。因此我决定把这次从“选型-计算-避坑-画原理图”的全过程记录下来。这不仅是对自己学习轨迹的复盘也希望这篇保姆级的计算与避坑指南能帮到更多正在为复杂电源设计苦恼的初学者。由于本人水平有限文中如有疏漏欢迎各位大佬在评论区指正交流。创作过程1、概述内容在概述中提到LM25143 可以配置为提供 3.3V 或 5V 输出电压或者提供 0.6V 至 36V 的可调输出电 压。这个易于使用的控制器集成了高侧和低侧 MOSFET 驱动器能够提供 3.25A 峰值拉电流和 4.25A 峰值灌电流。这里做一个具体说明拉电流Source Current拉/源出指电流从芯片引脚流出提供给外部器件。此时芯片相当于“电源”。物理意义在你的 LM5143控制器芯片中这是芯片给外部 MOSFET 的栅极电容充电的电流让 MOSFET 快速导通Turn-on。灌电流Sink Current灌/吸入指电流从外部器件流入芯片引脚最终流入芯片的 GND。此时芯片相当于“地”。物理意义这是芯片把外部 MOSFET 的栅极电容里的电抽走的电流让 MOSFET 快速关断Turn-off。2、高压偏置电源稳压器数据手册中提及当输入电压低于 VCC 设置点水 平时VCC 电压会跟踪 VIN 减去一个小压降。这里做一个解释当VIN≥5V的时候VCC永远是稳定的5V当VIN小于5V的时候VCC会见去一个pmos导通压降但是回看电气特性部分提到VCC-REG和VCC-UVLO这两个参数我们不难知道当VCC掉到3.2V以下芯片会触发欠压锁定直接停止工作。所以为保证电路能正常工作要时刻保证输入电压VIN远大于5V。同时要保证每一个VCC电容器的电容值在2.2uF到10uF之间。对于特殊引脚VDDA需要使用一个470nF的陶瓷电容器以实现低噪声内部偏置电压轨。注意通常VDDA 为 5V但存在两个稳压为 3.3V 的运行条件。第一个是跳周期模式这时 VOUT1 设为 3.3V而 VOUT2 被禁用。第二个是冷启动情况下其中 VIN 为 3.8V 且 VOUT1 为 3.3V。对于VCCX我的处理方式是连接5V输出这样能最大限度地降低 VCC 稳压器的内部功率损耗。对于不想麻烦自己的情况我的建议是直接连接到AGND切记不能让VCCX的电压连接到6.5V以上或者-0.3V以下。3、使能EN1、EM2数据手册中提到如果使能输入大于2V则对应的的输出便会开启同时最高能接受70V的电压当电压如果小于0.4V的情况下对应的输出便会关断因此为保证器件能正常输出我会将EN使能引脚直接连接VIN使其永远保证大于2V。如果只输出一个通道时我也不建议让另一个EN引脚悬空。4、电源正常监视器PG1、PG2:对于PG引脚而言TI建议与相关逻辑轨之间连接100KΩ的上拉电阻器。为什么要上拉呢PG引脚是开漏输出Open-Drain。你可以把它想象成一个“只有下拉能力没有上拉能力”的开关当电源故障时芯片内部开关闭合PG 引脚被强行拉到 0V低电平。当电源正常时芯片内部开关断开PG 引脚悬空高阻态。此时它必须依靠外部的一个电阻将其拉高这就是上拉电阻。所以我们可以这样设计一个外围电路PG引脚直接接单片机STM32的GPIO引脚同时接100KΩ上拉至3.3V这样就可以让单片机成功读取该芯片是否在正常工作。5、开关频率和时钟同步对于开关频率而言由于我的输入电压始终在10V以上因此不存在VIN较低的情况因此根据数据手册的9.3.5的公式1可以求出RRT22KΩ同时无需理会公式2因此对于RT引脚可以这样设计RT-22KΩ-GND这里的GND取决自己的设计可能对你来说是PGND要具体分析。如果使用开关频率的情况下就不需要设计时钟同步对于DEMB引脚可以直接接地但为了方便我后续的使用我这里也设计了这个引脚的使用。DEMB直接接单片机的定时器这个定时器引脚需要能输出PMW并且这个PWM的频率不能太高最大时2.5MHz。对于同时存在RT电阻器和同步信号TI官方有明确说明LM5143会忽略RT电阻器并与外部时钟同步也就是说两个同时纯在的情况下以同步信号为主会将RT电阻器忽略。6、同步输出由于在我的设计中只使用了一个LM5143芯片因此我直接让他悬空所以对于这个功能我无法说出更多的信息。如果有其他博主做出相关的设计可以分享给大家同时艾特博主谢谢了。7、扩频调频根据第5点提到我的RT22KΩ所以我的频率是1MHz在5%的情况下就是0.9~1.1MHz同时调制速率必须小于20KHz所以我选择10KHz这也是一个常用的频率所以更具公式就可计算出CDITH10.5nF为了方便器件的购买我选在使用10nF的电容器。如果不想使用这个功能可以直接将这个引脚直接接地绝对不能接VDDA。8、软启动这是TI官方的公式CSS(nF)35×tSS(ms)对于时间我已让DeepSeek计算好了大家可以直接带入9、输出电压设定点由于博主需要5V共给电机以及给DRV8874的基准电压提供还有一个输出电压是7.4V为什么这个电压怎么特殊呢因为博主有华馨京舵机他需要的电压在7~9V区间所以博主选了一个中间值同时18650电池组也是可以达到7.4V的。根据公式5我们可以计算出R(FB1)113KΩ这个就是7.4V的反馈电阻RFB273.33KΩ这个就是5V的反馈电阻。同时在输出端可以并联47pF用来滤波高频。10、最短可控导通时间根据公式以及我的输出电压7.4V和5V我的开关频率1MHz可以计算出我的设计余量非常大所以在设计的时候一定要坚持自己的设计是否符合官方建议的值或者区间。11、误差放大器和 PWM 比较器FB1、FB2、COMP1、COMP2对于这个做一个分析接地AGND进入正常工作模式跨导放大器 gm1200μSgm1200μS。这能提供最快的动态响应适合绝大部分工业、消费类应用。接 10kΩ 到地进入超低静态电流模式gm60μSgm60μS。这是给电池供电设备需要长期待机、功耗在微安级别准备的。响应速度会变慢很多。对于我的设计而言我需要最快的相应所以这个地方我直接接地。在设计中可以根据自己的要求改变设计。对于COMP1和COMP2绝对不能悬空一定要接补偿网络。这个地方大家自己看数据手册的公式我在这里直接给出我直接计算的值R(COMP)10KΩ,C(COMP)10nF,C(HF)100pF.11、斜率补偿这里我是用的是C49208892立创编号2.2uH的。我使用的是电感器电流感测方法大家也可以使用分流电流感测方法这个的话封装2512基本就够了具体数据手册有说明。“基于 5.6mΩ 的 DCR 计算公式得出的理论电感约为 1.1~1.7uH实际选用标准值 2.2uH这是为了留足余量过补偿比欠补偿安全。”12、断续模式电流限制 (RES)可以计算出我需要330nF的电容进行不断重试。13、高侧和低侧栅极驱动器HO1/2、LO1/2、HOL1/2、LOL1/2这个地方根据数据手册看我的文字1必须是 N 沟道 MOSFETNMOS不能是 PMOS。因为芯片内部集成了专门驱动 NMOS 的高压电平转换器和自举电路。必须是“逻辑电平Logic-Level”的 NMOS截图最下方标注。因为芯片内部生成的 VCC 电压大约只有 5V。如果用了普通的高压 MOS需要 10V 才能完全导通它就会工作在内阻很大的线性区发热严重。你之前选 MOSFET 时要确认它的Vgs(th)在 2V~3V 左右。2自举电容CBSTCBST怎么选、怎么接高侧 NMOS 导通时源极SW节点电压会飙升到 12V如果栅极也最高只能给到 5V那 MOS 管根本无法导通。所以必须用“自举电路”把栅极电压“顶”上去。接法在芯片的HB引脚和SW引脚之间接一个 0.1uF / 50V 的 X7R 陶瓷电容。QGQG 是你选的 MOS 管的栅极总电荷去查 MOSFET 数据手册。ΔVBST 允许的电压跌落建议 100mV~300mV。3死区时间与栅极电阻RG,HORG,HO、RG,LORG,LO①防直通芯片内部有“自适应死区时间”控制保证高侧 MOS 和低侧 MOS 绝对不会同时导通否则 12V 直接短路到地瞬间炸管。栅极电阻图 9-7 里画了 RG,HORG,HO 和 RG,LORG,LO串联在 HO/LO 和 MOS 栅极之间。这个地方我使用的mos管是CSD18532Q5BTI具体的看我的设计图这里0Ω的作用 不要一开始就去焊 10Ω、20Ω 的电阻。因为手册里警告了“添加串联栅极电阻器时要格外小心因为这可能导致有效死区时间缩短。” 如果加得太大MOS 管开关变慢上下管同时导通的概率大增必炸机。如果你后续发现 EMI 超标或者 SW 节点有严重的振铃再把 0Ω 换成 2.2Ω~4.7Ω 稍微减缓开关速度。前提是你有示波器看着波形去调。