如何保证负载端电压在不同的负载电流下维持固定值

作者： TI 工程师 Kevin Zhang

当DCDC电源输出需要经过一根长线缆才能到达负载时，由于线缆的阻抗产生压降，会导致负载端电压小于实际DCDC输出电压。为保证负载端电压在不同的负载电流下，维持我们希望的固定值，我们可以实时采集负载电流，并根据导线负载，动态提高DCDC电源的输出电压，补偿线缆的压降，使得负载端的电压保持不变。

TI官网有相关参考设计PMP4425与PMP10282等，但均未给出相关电路参数的推导，客户只能完全参照设计中的取值。本文以LMR14030和INA213为例，给出了线损补偿的详细推导。当客户需要更改电路器件（例如使用不同的DCDC或电流采样运放）或更改电路参数（例如要求不同的输出电压）时，也可以利用本文的公式，快速计算确定电路中的其他参数。

在下面例子中，只要确定DCDC、电流采样运放以及负载端所需的电压后，通过最后的式(7)和式(8)即可计算出相关电阻值。

参数说明：

VOUT，为LMR14030的输出电压。

VFB = 0.75V，为DCDC电源的FB引脚电压。

IOUT，为USB输出电流。

VUSB = 5V，为经过USB线缆后到中控面板USB插座上的电压。

VINA，为INA213的输出电压。

，为INA213的REF引脚上电压。

GINA = 50，为INA213的增益。

RSENSE = 0.01Ω，为电流采样电阻。

RDS(on) = 0.073Ω，为TPS2546内部开关限流MOSFET的导通阻抗。如果电路中没有TPS2546，可忽略此项。

RCABLE，为USB线缆中5V线和GND线的电阻总和。

从原理图可得下式：

(1)

(2)

(3)

从式(1)，(2)，(3)可得：

(4)

线损补偿的设计目标是：不论IOUT为何值，VUSB都必须保持为5V。所以由式(4)可得：

(5)

(6)

代入相关参数可得

  (7)

(8)

先选定R1，R2，R3的其中一个值，即可通过式(7)和式(8)计算另外两个值。
审核编辑：何安