從0到1設計BUCK(10) | 配置軟啟動電容，為“輸出單調上升”保駕護航

01、背景簡述

浪涌電流（Inrush Current）是電源或設備剛上電時產(chǎn)生的瞬時大電流。想象一下，當你突然擰開一個堵塞的水龍頭，水流會瞬間噴涌而出——浪涌電流的原理與此類似。

但是，在我們的電源或電子系統(tǒng)中，不希望有浪涌電流存在，因為這可能導致器件電流過應力而損壞。所以，我們需要一種限制浪涌電流的方法。此文，將分析BUCK開關電源電路浪涌電流抑制的方法——為BUCK芯片配置軟啟動電容。

02、軟啟動時間與啟動時間：關鍵定義

軟啟動時間

定義：輸出電壓從目標值的10%上升到90%所需的時間。

作用：通過緩慢提升輸出電壓，限制輸出電容充電速度，從而降低浪涌電流。

啟動時間

定義：從電源使能信號生效到輸出電壓穩(wěn)定所需的總時間，包括使能延遲時間和軟啟動時間。

03、軟啟動：讓電流飛一會兒

定義：軟啟動功能通過配置最小啟動時間，控制開關電源啟動時的浪涌電流和輸出電壓斜率，確保電壓“單調上升”。

優(yōu)勢：

抑制浪涌電流：避免充電電流觸發(fā)限流保護，降低開關電路與負載的電流應力，減少輸入電壓跌落風險。

保證電壓單調上升：消除啟動抖動，防止FPGA等數(shù)字器件因電壓波動引發(fā)閂鎖效應（Latch-up），保障系統(tǒng)穩(wěn)定。

簡而言之，合理配置軟啟動時間，是兼顧電路保護與可靠上電的關鍵設計。

04、軟啟動電容的配置公式

軟啟動電容 C_SS 的容量直接影響軟啟動時間。以下是核心公式推導：

基礎公式

根據(jù)電容充電公式 I = C * ΔV / ΔT ，可得軟啟動時間：

浪涌電流與軟啟動電容的關系

結合[?從0到1設計BUCK(7) | BUCK降壓電路輸出電容選型方法1?][?從0到1設計BUCK(8) | BUCK降壓電路輸入電容選型方法?]計算得到的輸出電容量，軟啟動電容的計算公式為：

其中，V_REF 、I_SS 是開關電源轉換器應該給出的參數(shù)，C_OUT 是輸出電容選項完成后的已知參數(shù)，V_OUT 、 I_INRUSH 是“設計需求”中的已知參數(shù)（通常取為最大負載電流的5%~10%）。

05、配置實例：手把手教你配置軟啟動電容

需求：Vout = 5.0V，Cout = 3 * 47uF = 141uF，Iout,max = 5.0A

參數(shù)：Iss = 1.7uA，Vref = 0.8V，Iinrush = 5%*5.0A=0.25A

計算：

結果：選用接近的10nF標準電容。這就是下圖C13 = 0.01uF的來源。

TPS54561DPRT電路設計實例

06、結語

配置軟啟動電容是抑制浪涌電流、保障系統(tǒng)穩(wěn)定的關鍵步驟。通過合理選擇電容容量，既能保護元器件，又能滿足不同場景的啟動需求。記住：軟啟動時間不是越長越好，而是“夠用即最佳”。

心動不如行動，下次設計電源時，不妨試試文中的公式和案例，讓你的電路啟動更優(yōu)雅！