1.线性电源与开关电源的对比


2. PWM 波
调节 PWM 波的目的,是通过改变上述参数来控制等效输出值,常见调节方式分为两类:
调节占空比(最常用)
这是 PWM 调节的核心手段。在频率固定的前提下,改变高电平的持续时间,就能改变信号的等效平均电压:
Vavg=Vhigh×D
例:若 PWM 波的高电平电压为 5V,占空比调至 20%,则等效平均电压为 5V×20%=1V;调至 80%,等效电压为 4V。
3.Buck电路拓扑电路

异步buck,同步buck就是将里面的二极管换成MOS 管

4.推导公式
推导公式,是为了选型,选择输入滤波电容,输出滤波电容,电感。
先把 已知条件 列出来
首先是输入电压Vi,输出电压Vo,输出电流Vo/R,这些在设计之初都是已知的。
其次是开关频率f,这个在芯片选型之后就是确定的了。
再然后就是设计的目标,输入纹波大小△Vi,输出纹波大小△Vo。
根据这些已知的量,就可以求得电感感量,输入滤波电容大小,输出滤波电容大小

在开关导通的时候,电感两端电压是Vi-Vo。
在开关断开的时候,输出端电压为Vo,二极管导通,那么电感右侧就是Vo,电感左侧接的是-Vd,所以此时电感两端电压是Vo+Vd
得到伏秒法则

再根据T=Ton+Toff=1/f
我们可以分别求得导通时间,关断时间,占空比。



如果是同步buck,那么Vd=0

功率电感选择
我们电感选型首先需要考虑两个参数,电感感量和电感电流。
电感电流分为2个,平均电流IL和纹波电流△IL。
平均电流IL

输出电压Vo基本不变,也就是说输出滤波电容两端电压没有变化,那么电容的平均电流为0,根据输出节点的基尔霍夫电流定律,节点电流和为0,那么电感的平均电流就等于负载的平均电流Io。
即IL=Io=Vo/R。

电感的纹波电流△IL
电感电流就是个三角波

在开关导通时电感电流增大,在关断时,电感电流减小。
那纹波电流的大小求起来就简单了,就等于在开关导通时电感电流增大的值,也等于关断时电感电流减小的值。
那计算开关导通时电感电流增大了多少
开关导通,电感两端电压是Vi-Vo,导通时间Ton前面已经求出来了。
根据U=Ldi/dt就可以求出电感电流纹波△IL =di=U/L*Ton

可以看到,电感电流的纹波跟负载电流的大小没有关系。
同时,我们也很容易得到电感的峰值电流,就是电感的平均电流加上纹波电流的一半
即ILp=IL+△IL/2=Io+△IL/2

这个峰值电流有什么用呢?
电感选型时,电感的饱和电流必须大于这个ILp,并且要留一定的裕量。
现在我们已经写出来了电感的平均电流IL,电感的纹波电流△IL,△IL应该是IL的20%-40%为宜。
即:△IL=(0.2~0.4)*IL
根据这个范围,就能求得我们的电感值范围了。

输入滤波电容计算
4.CCM与DCM
1. CCM(连续模式)
电感电流 一直 > 0,不掉到 0。
开关关断时,电感还有电流
电流是 梯形波
重载、大占空比时常见
一句话记:
电流不断,就是 CCM
波形图

2. DCM(不连续模式)
电感电流 会掉到 0,然后保持 0 一段时间,开关才再次导通。
电流是 三角波,且会触底
轻载、小占空比常见
一句话记:
电流断过,就是 DCM
波形图

关于电路中电感选型
电感的选择影响功率、效率、稳态运行、瞬态行为和回路的稳定性
电感值决定了电感的纹波电流
选用电感需要注意其额定饱和电流以及 DCR,DCR 过大会降低效率。
选取大的电感值,电感的纹波电流会变小,有助于提高效率

关于电路中分压电阻选型
DCDC 芯片内部会把 FB 引脚的电压和一个固定的内部参考电压 VREF(通常在 datasheet 中标注,比如 0.8V、1.25V、1.5V 等)进行比较,来调节输出电压。
分压电路由两个电阻组成:
RTOP:上拉电阻(连接 VOUT → FB)
RBOTTOM:下拉电阻(连接 FB → GND)
根据分压公式,FB 引脚电压满足:
VREF=VOUT⋅RBOTTOM/(RTOP+RBOTTOM)
1. 推导电阻计算公式
把上面的公式变形,得到 RTOP 与 RBOTTOM 的关系:
RBOTTOM/RTOP=VREF/VOUT − 1
RTOP=RBOTTOM×(VOUT/VREF−1)
2. 计算步骤
查芯片手册:找到内部参考电压 VREF(例如常见的 1.25V、0.8V)。
确定目标输出电压:VOUT(例如 5V、3.3V)。
选择下拉电阻 RBOTTOM:
通常选 10kΩ~100kΩ 之间的常用值(如 10kΩ、20kΩ)。
阻值太小会增加功耗,太大则容易受噪声影响。
代入公式计算 RTOP:
用上面推导的公式算出 RTOP,然后选择最接近的标准阻值(优先选 1% 精度电阻)。
DCDC降压BUCK电路

