【设计技巧】电源设计必知电路之BUCK电路

电源

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近段参考着要求把整个设计更加精炼的梳理一遍。

在设计电源之前，总是需要确认一些参数的，根据这些参数，我们大概能为后续设计评估性能，最为关键的一些参数需要注意的。

环境

模块外部环境温度范围：Ta_o_min～Ta_o_max

模块内部环境温度：Ta_min～Ta_max

关于输出参数

输出电压参数

输出电压数值：Vo

输出电压误差：V_Tol

输出电压纹波：Vo_rpp

输出电流范围：

最大负载电流Io_max

典型负载电流Io_nom

最小负载电流Io_min

关于输入参数

输入电压范围：

最大输入电压Vi_max

典型输入电压Vi_nom

最小输入电压Vi_min

输入纹波电压：Vi_rpp

开关电源内部设计参数与性能

开关频率Fsw

电源效率

典型输入电压，典型负载电流Eff_1

最小输入电压，最大负载电流Eff_2

典型输入电压，最大负载电流Eff_3

最大输入电压，最大负载电流Eff_4

其他参数：

输出短路电流

输出最大负载电流启动时间

电路设计与计算过程

电路的设计过程如图所示：

设计过程的第一部分分成三个小部分：

1.设计电路初步选值：通过对占空比和电感电流的定义，得出电感与电容的选值

2.根据以上的初步选值，得出电路的主要参数是否符合要求

3.确认电路是否会在两种模式间切换（输出负载电流范围内），并确认模式切换带来的输出电流的暂态变化值。

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第二部分是验证元器件与输出输入网络，考虑加入SNUBBER电路

分成以下几个部分：

1.MOS管功耗：

导通功耗计算：主要与输出电流，电感变化电流，MOS管导通电阻有关

开关功耗计算：开关频率，栅极开关电流，负载电流，输入电流等

PS：这里可以采用两种方法，1.测量方法并利用数据计算 2.利用公式计算

栅极功耗：与开关频率，MOS本身的Qg有关

2.二极管的功耗

导通功耗：与负载电流，电感变化电流

反向功耗：与反向电压与泄漏电流有关

反向恢复功耗：开关频率，二极管本身特性

3.电容与滤波参数

主电容发热：与ESR，电感变化电流相关

输入滤波网络：

计算电流变化引起输入滤波环节暂态压降变化

输出滤波网络：

计算最终纹波电压

SNUBBER电路计算

粗略计算，按照实际效果进行调试。

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偶准备把设计分成3～4个部分，第一部分把电气参数与计算过程罗列出来，第二部分推导所有需要使用的公式，第三部分将所有可能设计的问题罗列，第四部分完成设计实例，第五部分拾遗补漏，特别的是电流模式的例子以BUCK电路居多，偶将根据前人的经验，有选择性的进行自己的推导。偶在电源设计上比较入门，以入门级的眼光看问题，希望大家不要嘲笑偶。

偶是电源方面的菜鸟，继续考虑与分析，希望能够把这部分知识给牢固掌握，并涉及最主要的点，难免有不好错误和遗漏的地方，请各位电源高手不惜指教。

首先把设计需要的信息输入到我们定义参数中，如下图所示：

初步确认占空比和电感电流范围：

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这里需要交代的是，我们在设计BUCK电路过程中，在需要确保负载电流范围需要保证负载不进入断续模式，按照示意图所示中，当进入断续模式时，会产生Ring的情况。

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继续扩展，连续与断续的分界线为：

采用电路的特征参量去分析，确实简洁，但是并没有体现出输入电压与输出电流之间的关系