Buck電源設計和電感電容參數介紹

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buck，boost，buckboost是最基本的3種DCDC拓撲，在消費類電子產品當中是最常用的，這裡我們來介紹buck的電路設計。

1.BUCK電路公式計算

buck，boost，buckboost的最基本分析原理都採用伏秒平衡原理：電感在導通和關斷時,其電流的變化量相等，即Von*Ton＝Voff*Toff=L*ΔI。下圖我們常用的降壓型DCDC buck拓撲。

在不考慮帶有寄生參數的RLGC模型的情況下，一般我們的計算步驟如：

1）Von*Ton＝Voff*Toff –>Vo=D*Vin(占空比D在輸出電壓設置時已決定)

2）輸出電感L1計算：Von*D/f=L1*ΔI（ΔI為所允許的電感紋波電流）

3）輸出電容Co計算：ΔU=ΔQ/C=CI*T/8C（ΔU為所允許的輸出紋波電壓）

2.環路穩定性

上面是開環分析的拓撲，而我們DCDC實際的拓撲是閉環，所以要分析環路穩定性。前面LDO電源也提到，如果沒有晶元的內部參數或者有增益相位分析儀。非原廠的硬體設計人員是很難保證環路穩定性的。幸好像TI這種國際大廠會在手冊上給出計算公式，不需要自己去分析環路，大家直接使用TI給出的計算公式就可以了，自己去計算反而會出問題。

3.貼片電感參數

電感在應用分類有很多，比如大功率電感，共模電感，變壓器，高頻變壓器，磁珠等。我們在手機，平板電腦的DCDC電源設計中最常用到的電感就是「貼片功率電感」，那大家如何保證選擇的「貼片功率電感」是可靠的？

假設通過計算也好還是參考原廠設計也好，我們已經知道了電感值。那我們怎麼去選型呢？下面是村田的「貼片功率電感」關鍵參數。

1）體積：由產品對電感體積的取值要求決定，一般體積小電流也小。

2）電感值：計算或參考原廠設計。

3）測試頻率：此頻率下對應的參數，應用時最好在此範圍內。

4）額定電流：此數值表示的意義有兩種：一種是基於溫度上升到某一限制時對

應的電流，另一種是磁飽和時的電流。我們應用時不超過此值為OK。

5）直流電阻：此為電感本身的損耗電阻，越小越好。

6）自振頻率：無論是電感還是電容，都存在寄生參數。需要用RLGC模型去分

析，也就是存在自振頻率。

4.貼片電容參數

電容按材質分類可以分為：電解電容、鉭電容，雲母電容、紙質電容、瓷片電容等。在電路中經常應用的場合有：儲能，去耦，濾波，隔直流等。我們電源中常見的是「貼片陶瓷電容」和「鉭電容」。

在確定了電容容值之後，我們在選型的時候要注意下面的參數。

1）封裝：如0201、0402、0603、0805等，具體根據產品需求。

2）容量：容值大於我們需要的值並留有餘量。

3） 誤差精度：貼片電容的容量誤差，分別為：D檔0.5%；F檔±1%；J檔

±5%；K檔±10%；M檔±20%。

4）溫度係數：溫度每變化1℃電容容量的變化量。

5）損耗角正切：有功功率與無功功率之比tanδ= Resr/（1/wc）。代表電容的損

耗，越小越好。

和貼片電感類似，無論什麼類型的電容，我們都用RLGC模型來分析.

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