电路设计篇之Buck电源设计该如何深入学习

电路设计中，最常见的几种电路分别为BUCK、BOOST、BUCKBOOST电路。本文我们还是阐述一下关于BUCK电路设计的要点。

1.BUCK电路公式计算

buck，boost，buckboost的最基本分析原理都采用伏秒平衡原理：电感在导通和关断时,其电流的变化量相等，即Von*Ton＝Voff*Toff=L*ΔI。下图我们常用的降压型DCDC buck拓扑。

在不考虑带有寄生参数的RLGC模型的情况下，一般我们的计算步骤如：

1）Von*Ton＝Voff*Toff –>Vo=D*Vin(占空比D在输出电压设置时已决定)

2）输出电感L1计算：Von*D/f=L1*ΔI（ΔI为所允许的电感纹波电流）

3）输出电容Co计算：ΔU=ΔQ/C=CI*T/8C（ΔU为所允许的输出纹波电压）

2.环路稳定性

上面是开环分析的拓扑，而我们DCDC实际的拓扑是闭环，所以要分析环路稳定性。前面LDO电源也提到，如果没有芯片的内部参数或者有增益相位分析仪。非原厂的硬件设计人员是很难保证环路稳定性的。幸好像TI这种国际大厂会在手册上给出计算公式，不需要自己去分析环路，大家直接使用TI给出的计算公式就可以了，自己去计算反而会出问题。

3.贴片电感参数

电感在应用分类有很多，比如大功率电感，共模电感，变压器，高频变压器，磁珠等。我们在手机，平板电脑的DCDC电源设计中最常用到的电感就是“贴片功率电感”，那大家如何保证选择的“贴片功率电感”是可靠的？

假设通过计算也好还是参考原厂设计也好，我们已经知道了电感值。那我们怎么去选型呢？下面是村田的“贴片功率电感”关键参数。

贴片功率电感关键参数

1）体积：由产品对电感体积的取值要求决定，一般体积小电流也小。

2）电感值：计算或参考原厂设计。

3）测试频率：此频率下对应的参数，应用时最好在此范围内。

4）额定电流：此数值表示的意义有两种：一种是基于温度上升到某一限制时对应的电流，另一种是磁饱和时的电流。我们应用时不超过此值为OK。

5）直流电阻：此为电感本身的损耗电阻，越小越好。

6）自振频率：无论是电感还是电容，都存在寄生参数。需要用RLGC模型去分析，也就是存在自振频率。

4.贴片电容参数

电容按材质分类可以分为：电解电容、钽电容，云母电容、纸质电容、瓷片电容等。在电路中经常应用的场合有：储能，去耦，滤波，隔直流等。我们电源中常见的是“贴片陶瓷电容”和“钽电容”。

贴片电容参数

在确定了电容容值之后，我们在选型的时候要注意下面的参数。

1）封装：如0201、0402、0603、0805等，具体根据产品需求。

2）容量：容值大于我们需要的值并留有余量。

3） 误差精度：贴片电容的容量误差，分别为：D档0.5%；F档±1%；J档±5%；K档±10%；M档±20%。

4）温度系数：温度每变化1℃电容容量的变化量。

5）损耗角正切：有功功率与无功功率之比tanδ= Resr/（1/wc）。代表电容的损耗，越小越好。和贴片电感类似，无论什么类型的电容，我们都用RLGC模型来分析。

7. RLGC模型