1 Buck电路的原理及器件选型指南 - 电路设计论坛 - 电子技术论坛 - 广受欢迎的专业电子论坛! - 德赢Vwin官网

发帖

【优惠升级】华秋PCB首单最高立减100元，SMT免费贴片！！！

[文章]

Buck电路的原理及器件选型指南

2024-4-28 14:15:10

1591 BUCK 电路元器件

0

Buck电路工作原理

电源闭合时电压会快速增加，当断开时电压会快速减小，如果开关速度足够快的话，是不是就能把负载，控制在想要的电压值以内呢？

假设12V降压到5V，也就意味着，MOS管开关需要42%时间导通，58%时间断开。

当42%时间MOS管导通时，电感被充磁储能，同时对电容进行充电，给负载提供电量。

当58%时间MOS管断开时，由于电感上的电流不能突变，电路通过电感的电流及电容为负载供电，从而将负载端的电压维持在5V。

** Buck电路的器件选型**

Buck电路主要由以下部分组成：

控制器芯片
功率MOS管
功率电感
输入/输出滤波电容

控制器芯片的选型

根据实际应用场景，控制器首先要满足开关电源电路的各项技术参数，其次要满足电路的工作环境要求，最后要在成本控制范围内选择适合的电源方案。

模拟控制器还是数字控制器 ：数字控制器外围电路简单，在线调试更容易，并可以根据应用灵活配置。

单相还是多相 ：根据输出电流大小来选择相数。相数不够则无法满足电流需求，相数过多则成本增加。输出电流30A以下，选择单相控制器即可；超过30A则增加至2相，以此类推，一般保持每相电流在15A~30A（取决于功率器件的能力）这个范围是比较合理的。

输入与输出电压范围 ：根据实际使用场景，选择输入与输出电压合适的控制器芯片，保证输入电压在控制可承受范围内，保证输出电压大小与精度符合电路设计要求。

通信协议 ：对于数字控制器而言，要考虑控制器芯片支持哪些通信协议，满足主控芯片对于通信接口的分配。

功率MOS管的选型

Vds耐压 ：保证实际MOS管工作时DS两端压差小于Vds耐压，避免MOS管被击穿。考虑到电路实际工作时MOS管DS两端的波形会有振铃，Vds耐压一般选择比输入电压高10V以上，例如输入20V，选择Vds耐压为30V的MOS。

Id电流 ：保证输出峰值电流不超过Id，可通过MOS管的SOA曲线来判断。MOS规格书标明的Id电流是基于Rdson和最大功率Pd计算得来的，没有考虑开关损耗，因此不能直接跟MOS的Irms进行比较，需要计算MOS整体的损耗来确定选型。

Rdson和Qg ：这两个参数影响MOS管的损耗，原则是上管选择Qg更低的MOS管，下管选择Rdson小的MOS。如果Buck电路PWM的占空比较大（＞50%），上管的导通损耗也不容忽视，需要Qg和Rdson两个参数都小。另外还可以通过降低MOS管的开关频率或者将MOS管并联来降低开关损耗。

功率电感的选型

感值：电感的感值可使用以下公式计算得出，其中r是电流纹波率，一般选择0.3~0.5左右：

电感值会影响输出电源纹波和动态响应，实际应用时需要根据实际测试结果进行调整。

电流：电感的电流分为饱和电流Isat和温升电流Irms，实际工作时电感上电流波形如下：

选择电感时首先要保证饱和电流Isat大于电感电流峰值Ipeak，从而避免电感饱和，感值下降造成MOS和电感损坏。

温升电流是从电感的工作温度和损耗的角度出发，选型时尽量让温升电流大于电感电流的有效值，如下面公式所示：

DCR（直流电阻） ：如果电源电路使用电感DCR做电流检测时，为了保证检测结果的一致性，电感的DCR精度尽量选择±5%以内。

滤波电容的选型

耐压值 ：一般电容的耐压需要降额到90%左右使用，为了更高的可靠性，在一些特定场景要求降额到50%。

容值：电容的容值影响滤波和稳压的效果，理论上容值越大，效果越好。

实际上电容的频率-阻抗特性曲线并非线性，不同电容的特性曲线也不一样。如下图所示，分别为330uF，22uF，0.1uF的特性曲线。

在低频段330uF的阻抗要明显低于22uF和0.1uF，在中间频段则是22uF的阻抗较低，高频段0.1uF的阻抗较低。因此需要针对不同频段的电源噪声，选择不同容值的电容组合滤波。

在Buck电路的输入和输出端，一般选择大容值的固态电解电容跟小容值的MLCC组合，以实现全频段都有较低的阻抗。

最大纹波电流 ：电容纹波电流有效值要大于实际输入电容的纹波电流。输入电容纹波电流有效值可以按照如下公式计算：

ESR（等效串联电阻） ：电容的ESR主要影响电源纹波，同时也跟电容的纹波电流有效值相关。一般情况下，电容的ESR越小，纹波电流有效值越大，如下图所示：

只看该作者 淘帖0 举报

相关推荐

评论

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表德赢Vwin官网网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容图片侵权或者其他问题，请联系本站作侵删。侵权投诉

精选推荐

为什么在频率为10^3 Hz处，产生的相移就可以确定约为-90度

285 浏览 0 评论
【高手问答】电路的功能是为了0.6v到40v之间调压，运放发热严重

2885 浏览 8 评论
USB3.0 工业相机的传输速率是否受到电脑主板某些硬件的限制？

1129 浏览 0 评论
运放的压摆率可能因芯片过热变小吗？

2330 浏览 1 评论
实现七位半DMM的要求到底有多高？

1309 浏览 0 评论

快速回复 返回顶部 返回列表

关注微信公众号

德赢Vwin官网网

德赢Vwin官网论坛

社区合作: 刘勇; 联系电话：15994832713; 邮箱地址：liuyong@huaqiu.com

社区管理: elecfans短短; 微信：elecfans_666; 邮箱：users@huaqiu.com

【优惠升级】华秋PCB首单最高立减100元，SMT免费贴片！！！

返回电路设计论坛

回复

关闭

站长推荐 /6

快速回复 返回顶部 返回列表

- 技术社区: HarmonyOS技术社区

RISC-V MCU技术社区

FPGA开发者技术社区

- OpenHarmony开源社区: OpenHarmony开源社区

- 嵌入式论坛: ARM技术论坛

STM32/STM8技术论坛

嵌入式技术论坛

单片机/MCU论坛

RISC-V技术论坛

瑞芯微Rockchip开发者社区

FPGA|CPLD|ASIC论坛

DSP论坛

- 电路图及DIY: 电路设计论坛

DIY及创意

电子元器件论坛

专家问答

- 电源技术论坛: 电源技术论坛

无线充电技术

- 综合技术与应用: 机器人论坛

USB论坛

电机控制

模拟技术

音视频技术

综合技术交流

上位机软件（C/Python/Java等）

- 无线通信论坛: WIFI技术

蓝牙技术

天线|RF射频|微波|雷达技术

- EDA设计论坛: PCB设计论坛

DigiPCBA论坛

Protel|AD|DXP论坛

PADS技术论坛

Allegro论坛

multisim论坛

proteus论坛|仿真论坛

KiCad EDA 中文论坛

DFM|可制造性设计论坛

- 测试测量论坛: LabVIEW论坛

Matlab论坛

测试测量技术

传感技术

- 招聘/交友/外包/交易/杂谈: 项目外包

供需及二手交易

工程师杂谈|交友

招聘|求职|工程师职场

- 官方社区: 发烧友官方/活动

华秋商城

华秋电路

time

recommend

hot

post

—
—
—

版
块
导
航