分压器设计与低功耗电源优化：面向工程师的实用指南

在现代电源管理电路中，输出电压调节通常依赖于外部电阻分压网络。通过合理选择反馈电阻R1和R2的比值，可以灵活设定DC-DC转换器或线性稳压器的输出电压。本文将从工程实践角度出发，分析分压器设计的关键参数、布局注意事项以及低功耗优化策略。

一、分压器原理与阻值选择

大多数集成稳压器（如开关或LDO）通过内部基准电压VREF来设定输出电压。典型的VREF值包括0.6V、0.8V和1.2V，代表该芯片所能支持的最低输出电压。输出电压VOUT与VREF之间的关系如下：

$V_{OUT}=V_{REF}\times (1+\frac{R1}{R2})$VOUT=VREF×(1+R2R1)

在已知VREF和所需VOUT的前提下，可自由选定R1或R2的值。但需注意，电阻的选择必须兼顾功耗、噪声耦合及控制回路稳定性。

阻值过小：虽然提高了反馈节点的驱动能力，但会显著增加静态功耗。例如，若R1=R2=1kΩ，当VOUT=2.4V时，流经分压器的电流为1.2mA，对应功耗达2.88mW。

阻值过大：虽能降低功耗（如R1=R2=1MΩ时仅2.88μW），但会导致高阻抗反馈节点易受干扰，尤其是在开关电源中，噪声耦合可能破坏环路稳定性，造成输出电压波动。

因此，推荐R1+R2的总阻值控制在50kΩ至500kΩ之间，具体取决于系统对噪声敏感度、输出精度和功耗的要求。

二、PCB布局建议

良好的PCB布局对于确保反馈网络稳定至关重要：

反馈节点应尽量短小：以减少寄生电容和电磁干扰的影响。

R1与R2靠近IC放置：特别是连接到FB引脚的部分，避免走线引入额外噪声。

R1与负载之间的路径允许较长：因其不构成高阻抗节点，影响较小。

图2展示了典型布局示例，其中分压电阻紧邻控制器放置，有效提升了系统的抗噪性能。

三、低功耗优化方案

在能量收集、穿戴设备等超低功耗应用场景中，持续流过分压器的电流可能成为不可忽视的能耗来源。对此，ADI推出的ADP5301降压稳压器提供了一种创新解决方案：

• 在启动阶段读取VID引脚上的外部分压比值后，自动将其存储并关闭分压器电流路径；

• 这样既实现了输出电压设置功能，又避免了分压器中的连续功耗。

该方法特别适用于IoT节点、无线传感器、健身手环等需要长期运行的便携式设备。

四、ADP5301关键特性概述

ADP5301是一款专为低功耗应用优化的同步降压稳压器，主要特点包括：

此外，该器件还集成了UVLO、OCP、TSD保护机制，并支持高达2MHz的开关频率，具备出色的效率表现与系统可靠性。

如需ADP5301产品规格书、样片测试、采购、BOM配单等需求，请加客服微信：13310830171。

结语

合理设计反馈分压器是实现精准电压调节与系统稳定性的关键环节。工程师应在阻值选择、布局布线与功耗优化方面综合考量，特别是在低功耗应用中，采用如ADP5301这类具备智能分压采样机制的电源IC，不仅能提升整体能效，还能延长电池寿命。掌握这些设计技巧，有助于构建更高效、稳定的电源管理系统。