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一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（上）
一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（中）
一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（下）
前言
在上一篇的文章
一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（中）
介紹了BUCK拓?fù)浣祲旱娜N工作模式（CCM、BCM、DCM），介紹了伏秒平衡方程并通過伏秒平衡方程推導(dǎo)了輸入輸出電壓與占空比的關(guān)系。本篇文章將首先介紹BUCK拓?fù)浣祲旱脑O(shè)計(jì)指標(biāo)-電流紋波率，并根據(jù)各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)確定電感 開關(guān)等各個(gè)元器件的參數(shù)和選型。
電流紋波率
電流紋波率和大家熟知的電壓紋波率是相對(duì)稱的概念。電壓紋波率是元器件兩端的電壓波動(dòng)，而電流紋波率是流過元器件電流的波動(dòng)，電感紋波率示意圖如下圖所示↓（電流紋波率＝vpp/2/vdc）。
在BUCK的開關(guān)電源拓?fù)渲?，電感的電流紋波率是重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)，我們希望電流紋波率越接近于0越好，充放電越平穩(wěn)，則電源的電壓紋波 EMI等參數(shù)越好。但是如果想要電流紋波率越小，那么就需要電感的儲(chǔ)能能力越強(qiáng)（電感值越大），大電感的缺點(diǎn)就是成本高 體積大 這是非常不利于我們的工程設(shè)計(jì)的， 下圖為電感感值 成本與電流紋波率相對(duì)應(yīng)的大致曲線↓
曲線是呈指數(shù)下降的，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，在沒有特殊的要求下，我們認(rèn)為取電流紋波率為0.4是從成本 電源穩(wěn)定性等角度考慮比較高性價(jià)比的點(diǎn)，所以在后續(xù)的計(jì)算中我們將電流紋波率取0.4。
電感的選型
流過電感的平均電流、最小電流、最大電流。
在確定CCM模式下的電流紋波率為0.4后，我們就可以畫出電感的預(yù)期電流波形，如下圖所示↓
流過電感的平均電流為Idc
流過電感的最大電流為Idc+(Ipp/2)
流過電感的最小電流為Idc-(Ipp/2)
在電感選型時(shí)要注意電感的最大承受電流和電感的飽和電流都要大于電感的平均電流，在工程應(yīng)用下，我們通常會(huì)取 最大電流 * 1.2（少了不夠，多了浪費(fèi) ）。
電感值的計(jì)算
在快速的開關(guān)下，開關(guān)的開通時(shí)間ton、開關(guān)的關(guān)斷時(shí)間 toff 和 電流變化量△I都為較小的變化量。
則電感公式 U=L*di/dt 的另一種表達(dá)形式為：
Uon = L * (△Ion/Ton)；
Uoff = L * （ △Ioff / △Ton ）；
通過公式可知電流上升量和電流下降量為：
△Ion = (Uon * Ton) / L;
△Ioff = (Uoff * Toff) / L;
又知占空比公式為：
D=Ton/(Ton+Toff)=Ton/T=Ton*頻率f;
通過公式可知電流上升量和電流下降量使用占空比進(jìn)行表達(dá)為：
△Ion = (Uon * D ) / ( L * f );
△Ioff=[ Uoff*(1-D) ] / ( L * f );
電流紋波率公式為：
ρ = △Ion/Iout = △Ioff / Idc； （Iout 就是 Idc）
感量的計(jì)算公式，可通過電流上升量△Ion = (Uon * Ton) / L 計(jì)算，也可通過電流下降量△Ioff = (Uoff * Toff) / L 計(jì)算，下面就使用電流下降量公式做電感的計(jì)算（使用電流上升量公式做計(jì)算的結(jié)果也是相同的）。
公式△Ioff=[ Uoff*(1-D) ] / ( L * f )，使用電流紋波率的表達(dá)方式為：
ρ * Iout = [ Uoff*(1-D) ] / ( L * f );
則推導(dǎo)出電感計(jì)算公式：
L = [Uout*(1-D)]/(f*Iout*ρ)；(Uoff=Uout在上一篇文章中已經(jīng)推導(dǎo)過)
在電感計(jì)算公式中，除了電感量L以外，其他的變量均已知?jiǎng)t可求出電感具體值。
電感選型時(shí)的其他指標(biāo)還包括：電感承受最大電流、電感飽和電流、電感的功率；通常這些參數(shù)我們要求留至少20%的余量。
開關(guān)的選型
在某些情況下我們所設(shè)計(jì)的BUCK降壓電路的開關(guān)不會(huì)集成到開關(guān)芯片的內(nèi)部，需要我們來進(jìn)行選型，開關(guān)的選型最關(guān)鍵的參數(shù)有四個(gè):
開關(guān)能承受的最大電壓
開關(guān)能承受的最大電流
開關(guān)最高頻率
開關(guān)能承受的最大功率
以上的參數(shù)應(yīng)留取1-2倍的余量，后面還會(huì)更新文章實(shí)際搭建BUCK降壓電路，再來詳細(xì)的介紹這四個(gè)參數(shù)。
結(jié)束
至今為止關(guān)于BUCK電源更新了三篇文章：
一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（上）
一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（中）
一篇文章搞懂BUCK開關(guān)電源基礎(chǔ)理論（下）
較為詳細(xì)的介紹了BUCK降壓拓?fù)渲械幕A(chǔ)理論計(jì)算，后面我還會(huì)繼續(xù)更新文章實(shí)際搭建BUCK降壓電路，將理論應(yīng)用到實(shí)際電路中！
歡迎大家關(guān)注，如果有任何問題，希望大家在評(píng)論區(qū)批評(píng)指正！謝謝！