buck电路输出电容及其他参数计算

　　Buck电路是只对电流参数进行变换的电路，Buck变换器是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。Buck变换器也有CCM和DCM两种工作方式。Buck电路特点：效率高，可靠性好;工作效率高，使电路中电压/电流波形的快瞬变化，产生电磁辐射干扰;元件布局和PCB布线难度较大;输出电压纹波比较大;电路复杂，成本高。

　　从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤 波器设计 的原则是使 us（t）的直流分量可以通过，而抑制 us（t） 的谐波分量通过;电容上输出电压 uo（t）就是 us（t） 的直流分量再附加微小纹波uripple（t） 。具体怎么算BUCK电路输出滤波电路参数呢？我们来一起看看吧。

 　　buck电路参数：

　　输出电压：20-30V

　　输出额定电压：12V

　　输出电压纹波：125mV（1%）

　　额定输出电流：4A（额定功率48W）

　　最大输出电流：6A

　　开关频率：100KHz（10uS）

　　输入电流最大波纹：30mA

　　电压跌落：250mA（1uS内Io从200mA突变到4A）

　　1.占空比计算

　　Dmin=12/30=0.4

　　Dmax=12/20=0.6

　　2.输出滤波电感计算

　　滤波电感的作用：

　　一是低频滤波，在此主要是阻碍电路电流的突变。（因电感的自感电势会阻碍原电流的变化。）

　　二是高频滤波，电感元件和电容及电路有谐振频率，它可在高频电路里吸收或阻档同频或差频的信号波。

　　要求电路电流在额定电流的10%时恰好处于临界状态。如下图所示，此时的输出电流应该为Io=10%*4A=0.4A，Ip=0.8A。在0-Ton时刻，电感L上承受的电压为（Uin-Uo），因此有：

　　为了保证L在任何情况下都能满足保证电流和低是依然能连续，应该去L更大的值，因此以Uin最大时去计算L。

　　3.输出滤波电容值计算

　　Co 很大的话，可以保证输出电压近似恒定，但是Co 很大会导致体积和成本更大。因此实际中根据容许的输出电压纹波来选择Co的值。

　　我们设计时总是按照电感电流谐波全部进入Co，恒定分量进入负载（ 如果带阻性负载，在闭环电路的控制下，输出电压恒定，确实是这样的）。电感电流i的谐波进入电容，由电容的寄生电阻ESR、寄生电感ESL，和Co 值决定电压纹波的。

　　对于低于500KHZ的谐波，ESL 产生的电压纹波可以忽略。因此，输出电容中由ESR 和Co决定纹波电压分量。由ESR 产生的纹波分量正比于电感电流纹波分量，由Co决定的纹波分量与流过电容的电流积分成正比。这两个分量相位是不同的。

　　上图中分别显示了ESR 和Co产生的电压纹波随电流纹波变化情况，在i直大于Io时，电容充电，uc上升，uEsR随i变化; 在i小于Io时，电容放电。电容一周期电流平均值为0。

　　在0~0.5T时间内，假设UC和uEsR两个峰值叠加在一起了有：

　　△U是要求的输出电压纹波值=120mV，T为开关周期，△I为电感电流峰峰值，可以根据前面得到的L值计算出来。当然是以最大电流纹波时电容依然能保证电压纹波在要求范围内来计算。

　　上式中只存在Co和ESR两个未知数。从一些厂家目录中可以认定，在很大范围内不同电压等级和不同容值的常用铝电解电容，其ESR*Co=50～80*0.00001.带入3式中得到：Co=336uF。实际中取470uF。