从0到1设计BUCK(10) | 配置软启动电容，为“输出单调上升”保驾护航

01、背景简述

浪涌电流（Inrush Current）是电源或设备刚上电时产生的瞬时大电流。想象一下，当你突然拧开一个堵塞的水龙头，水流会瞬间喷涌而出——浪涌电流的原理与此类似。

但是，在我们的电源或电子系统中，不希望有浪涌电流存在，因为这可能导致器件电流过应力而损坏。所以，我们需要一种限制浪涌电流的方法。此文，将分析BUCK开关电源电路浪涌电流抑制的方法——为BUCK芯片配置软启动电容。

软启动时间

定义：输出电压从目标值的10%上升到90%所需的时间。

作用：通过缓慢提升输出电压，限制输出电容充电速度，从而降低浪涌电流。

启动时间

定义：从电源使能信号生效到输出电压稳定所需的总时间，包括使能延迟时间和软启动时间。

定义：软启动功能通过配置最小启动时间，控制开关电源启动时的浪涌电流和输出电压斜率，确保电压“单调上升”。

优势：

抑制浪涌电流：避免充电电流触发限流保护，降低开关电路与负载的电流应力，减少输入电压跌落风险。

保证电压单调上升：消除启动抖动，防止FPGA等数字器件因电压波动引发闩锁效应（Latch-up），保障系统稳定。

简而言之，合理配置软启动时间，是兼顾电路保护与可靠上电的关键设计。

软启动电容 C_SS 的容量直接影响软启动时间。以下是核心公式推导：

基础公式

根据电容充电公式 I = C * ΔV / ΔT ，可得软启动时间：

浪涌电流与软启动电容的关系

结合[?从0到1设计BUCK(7) | BUCK降压电路输出电容选型方法1?][?从0到1设计BUCK(8) | BUCK降压电路输入电容选型方法?]计算得到的输出电容量，软启动电容的计算公式为：

其中，V_REF 、I_SS 是开关电源转换器应该给出的参数，C_OUT 是输出电容选项完成后的已知参数，V_OUT 、 I_INRUSH 是“设计需求”中的已知参数（通常取为最大负载电流的5%~10%）。

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

参数：Iss = 1.7uA，Vref = 0.8V，Iinrush = 5%*5.0A=0.25A

计算：

结果：选用接近的10nF标准电容。这就是下图C13 = 0.01uF的来源。

TPS54561DPRT电路设计实例

配置软启动电容是抑制浪涌电流、保障系统稳定的关键步骤。通过合理选择电容容量，既能保护元器件，又能满足不同场景的启动需求。记住：软启动时间不是越长越好，而是“够用即最佳”。

心动不如行动，下次设计电源时，不妨试试文中的公式和案例，让你的电路启动更优雅！