Buck电路电感电容参数选择
Buck电路选择输出电感
Buck电路选择输出电感第一部分：先说说什么是电感电感器(Inductor)是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
电感器的结构类似于变压器，但只有一个绕组。
电感器具有一定的电感，它只阻碍电流的变化。
如果电感器在没有电流通过的状态下，电路接通时它将试图阻碍电流流过它；如果电感器在有电流通过的状态下，电路断开时它将试图维持电流不变。
电感器又称扼流器、电抗器、动态电抗器。
简单的说：通直流，阻碍交流。
第二部分 实际电感特性电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。
电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上， 用来平滑电流。
电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有“很大的惯性”。
换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的电压尖峰。
电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。
有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和， 也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。
大多数情况下，电感工作在“线性区”，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。
但是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数(或寄生参数)，一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式杂散电容。
杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。
如果将杂散电容“集中”为一个电容， 则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
电感的主要特性参数1、电感量L电感量L表示线圈本身固有特性，与电流大小无关。
除专门的电感线圈（色码电感）外，电感量一般不专门标注在线圈上，而以特定的名称标注。
单位有亨利(H)、毫亨利 (mH)、微亨利(uH)，1H=10^3mH=10^6uH。
2、感抗XL电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗XL，单位是欧姆。
它与电感量L 和交流电频率f的关系为XL=2πfL3、品质因素Q品质因素Q是表示线圈质量的一个物理量，Q为感抗XL与其等效的电阻的比值，即：Q=XL/R。
Buck电路参数选择原理和计算
第三章 Buck 电路参数选择原理和计算3.1 参数选择原理在Buck 电路中的电感L 和电容C 组成低通滤波器，此滤波器的设计原则是，使输出电压的直流分量可以通过，抑制输出电压的开关频率及其谐波分量通过。
但是，构建一个能够让直流分量通过而且完全滤除开关频率及其谐波分量的完美的滤波器是不可能的，所以，在输出中至少有一小部分是由于开关产生的高频谐波。
因此，输出电压波形事实上如图3.1所示，可以表达为)()(00t u U t u ripple += （3.1）U )(t ripple (0t u图3.1 输出电压波形所以实际的输出电压由所需要的直流分量0U 加少量的交流分量ripple u 所组成，交流分量由低通滤波器未能完全衰减的开关谐波所产生。
由于直流变换器的作用使产生所需的直流的输出，因此希望输出电压开关纹波应很小。
所以，通常可以假设开关纹波的幅值远远小于直流分量，即 0max U u ripple << （3.2）因此，输出电压近似为直流分量0U ，而忽略其小纹波成分ripple u ，即00)(U t u ≈ （3.4）上述近似称为小纹波近似，或称线性纹波近似，可大大简化变换器波形的分析。
下面分析电感电流波形，进而得出电感的计算公式。
通过电感电压波形的积分可以得到电感电流。
开关在位置1时，电感在左侧与输入电压d U 相连，电路简化为下图3.1（a ）。
电感电压为)()(0t u U t u d L -= （3.5）d U )(0t u（a ）)(0t u（b ）图3.1如上所述，输出电压)(0t u 为其直流分量0U 加小的交流纹波成分)(t u ripple 。
采用小纹波近似，式（3.4）中的)(0t u 用其直流分量0U 代替，得到0)(U U t u d L -= （3.6）开关在位置1时，电感电压等于0U U d -，如图3.1（b ）所示。
电感电压方程为dt t di Lt u L L )()(= （3.7） 在第一个子区间，由上式可以解得电感电流波形的斜率为L U U L t u dt t di d L L 0)()(-== （3.8） 由于开关在位置1时，电感电压近似为常量，因此电感电流的变化率也近似为常数，电感电流线性上升。
Buck电路的原理分析和参数设计
Buck电路的原理分析和参数设计连续工作状态一Buck工作原理将快速通断的晶体管置于输入与输出之间，通过调节通断比例（占空比）来控制输出直流电压的平均值。
该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压。
Q导通：输入端电源通过开关管Q及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电。
电感相当于一个恒流源，起传递能量作用电容相当于恒压源，在电路里起到滤波的作用Q闭合:电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
导通时Q的电流闭合时C的电流L的电流和输出电流的关系。
输出电压与输入电压的关系（不考虑损耗）二 buck 的应用Buck 为降压开关电路，具有效率高，体积小，功率密度高的特点1．Buck 的效率Buck 的损耗：1.交流开关损耗 2.管子导通损耗3.电感电容等效电阻损耗Buck 的效率很高，一般可以达到60%以上，2．Buck 的开关频率频率越高，功率密度越大，但也同时带来了开关损耗。
在25~50KHZ 范围内buck 的体积可随频率的增大而减小。
三．参数的设计1．电感的参数电感的选择要满足直到输出最小规定电流时，电感电流也保持连续。
在临界不连续工作状态时 2120I I I -=ON OI T I V V L 20-=' ON I T LV V I I 012-=- 所以L L '≥ L 越大，进入不连续状态时的电流就越小2．电容的参数电容的选择必须满足输出纹波的要求。
电容纹波的产生：1. 电容产生的纹波： 相对很小，可以忽略不计2. 电容等效电感产生的纹波：在300KHZ~500KHZ 以下可以忽略不计3. 电容等效电阻产生的纹波：与esr 和流过电容电流成正比。
为了减小纹波，就要让esr 尽量的小。
不连续工作状态（1）开关管Q 导通，电感电流由零增加到最大（2）开关管Q 关断，二极管D 续流，电感电流从最大降到零； （3）开关管Q 和二极管D 都关断（截止），在此期间电感电流保持为零，负载由输出滤波电容来供电。
buck电路环路参数设计
buck电路环路参数设计一、引言在电子工程中，Buck电路是一种常见的电源转换电路，广泛应用于各种电子设备中。
其工作原理是将输入电压的一部分转换成较低的输出电压。
对于Buck电路的设计，环路参数设计是其核心部分，直接影响电路的性能和稳定性。
二、环路参数设计1.电感的选择：电感是Buck电路中重要的元件，它能够抑制电流的波动，同时对交流信号进行过滤。
电感的选取需要考虑电路的工作频率、输入电压、输出电压以及负载变化等因素。
一般来说，电感值越大，电路的抗干扰能力越强，但也会增加电路的体积和重量。
因此，需要根据实际情况进行权衡。
2.电容的选择：电容在Buck电路中扮演着重要的角色，它可以滤除高频噪声，提高电路的稳定性。
电容的选取需要考虑电路的工作频率、输入电压、输出电压以及负载变化等因素。
同时，电容的耐压值也需要考虑，避免因过压损坏电容。
3.电阻的选择：电阻在Buck电路中主要用于调整输出电压和限制电流。
电阻的选取需要考虑电阻值的大小、功率以及电路的工作环境等因素。
电阻值过大，可能导致输出电压波动大，影响电路的性能；电阻值过小，可能导致电路发热严重，影响电路的稳定性。
三、设计实例假设我们设计一个用于手机电池充电的Buck电路，我们需要考虑以下环路参数：输入电压为3.7V，输出电压为3V，工作频率为1MHz，负载变化范围为5%-10%。
根据这些参数，我们可以进行以下设计：1.电感选择：根据工作频率和输入电压，我们选择电感值为5mH。
2.电容选择：由于工作频率较低，我们选择1uF的电容，并确保其耐压值能够承受输入电压和输出电压的叠加。
3.电阻选择：我们选择一个可调电阻，用于调整输出电压，使其在5%-10%的负载范围内保持稳定。
初始时，将电阻调至最大值，然后逐渐减小电阻值，直到达到最佳输出电压。
同时，为了限制电流，我们选择一个适当的限流电阻。
四、结论通过以上设计步骤和方法，我们可以成功地设计出一个性能稳定、体积轻便的Buck电路。
buck电路参数
标签：BUCK电源设计之BUCK电路-2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：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。
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特征产量的三个参量为1.PWM周期2.电路的主电感量3.电路输出负载以上反应的关系实质上是指输出电流与占空比的关系，而输出电压一般是确定的，因此等同于输入电压与输出电流之间的关系，以上的式子并没有清晰的反应出来，以下的推导可直观的表示出来：可发现，如果电感选择过小，则会导致在设计电流范围内，电路进入了断续模式，而且在正常的电流变化过程中，电路在两种模式中不断变化，存在临界点，这是不能接受的，通过选择电感后，可得到以下图形：因此我们在选择电感和电容的初步选择，需要满足以下的关系：电容的计算式子：电容与电感量是有关系的，因此先选择电感量是关键。
电感和电容都是按照标准值选取的，偶找到TDK和适当的电容后贴上：电感和电容值都要参考标准值来选取，通过以上的选取后，需要对目前的电路参数进行验证。
电感的确定负载电流3A,峰值电流为Ipeak为有效电流Irms的2-3倍，电感可以这样估算，L=(Vin-Vdsat-V out)*Ton/Ipeak;Vdsat为PMOSFET的导通压降，Ton为导通时间，可见电感愈小，峰值电流愈大，同时还要考虑电感磁芯饱(Core Saturation)电容的取值和你要求的纹波有关Vripple.BUCK/BOOST电路原理分析发布: 2011-6-17 | 作者: —— | 来源: 华强电子网用户| 查看: 344次| 用户关注：Buck变换器：也称降压式变换器，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电路电感选择和计算
BUCK电路电感选择和计算电感参数当导线内通过交流电流时，在导线的内部及其周围产生交变磁通，导线的磁通量与产生此磁通的电流成正比。
当电感中通过直流电流时，其周围只呈现固定的磁力线，不随时间而变化；可是当在线圈中通过交流电流时，其周围将呈现出随时间而变化的磁力线。
根据法拉弟电磁感应定律来分析，电感则是电流通过线圈产生的磁通量储存在铁心中存储能量（Φ=LI），当通过线圈的电流愈大时磁通量也相对愈大，即代表储存的能量越大。
如图1 中，开关导通时间段，电感L内的电流逐渐增加，当导通结束后，进入截止时间段，这时候由于L内的电流达到最大值，电感中的电流不能突变，所以，继续有电流流过，当截止时间结束后，电感中的电流达到最小值，重新开始新的周期。
电感就是通过这种在周期中的导通时间，将能量储存在磁场内，并在断开时将所储存的能量提供给负载来工作。
图1.电感在DC-DC Buck 电路中的应用，工作在连续电流模式下。
电感两端的电压可以突变但电流不会突变。
由于电感中变化磁场会对周边产生电磁辐射，对周边敏感组件产生干扰，因此屏蔽是首先需要考虑的，屏蔽的电感最主要就对外辐射少，但是尺寸比较大，价格也贵。
非屏蔽的电感则可以做的很小，电流也可以做的很大，价格也便宜。
如果设计中问题辐射是关键因素，屏蔽电感还是首选。
当电流流过时，电感的温度会上升，交流纹波（AC ripple）会导致磁芯损耗，而直流电流会导致感应系数下降。
稳态状况下直流电流Irms 引起电感温度上升20-40 摄氏度，这也是电感功耗的主要参考。
另外，也有将Irms 归类成输出电流或开关模块的平均电流。
功耗有两部分组成，已是由Irms 部分计算的直流损耗P=I2R和AC纹波电流引起的磁芯损耗。
电感选择示例buck 转换电路为例说明滤波电感的设计方法。
这是常用的降压调节电路，以提供稳定和高效的输出电压。
在变换电路中，设有LC 滤波电路，滤波电感中的电流含有一个直流成分和一个周期性变化的脉动成分。
buck变换器的滤波电容电感怎么选取及用法
buck变换器的滤波电容电感怎么选取及用法
Buck变换器电感的选择选择Buck变换器电感的主要依据是变换器输出电流的大小。
假设Buck变换器的最大额定输出电流为maxoI，最小额定输出电流为minoI。
当Buck变换器的输出电流等于maxoI时，仍然要保证电感工作在非饱和状态，这样电感值才能维持恒定不变。
电感值1L的恒定确保了电感上的电流线性上升和下降。
其次，最小额定输出电流minoI和电感值1L决定了Buck变换器的工作状态是否会进入DCM模式。
我们知道，当Buck变化器工作在CCM模式时有
且当输出电压OV，输入电压dcV和变换器的工作周期T不变时，导通时间Ton保持不变。
由CCM模式和DCM模式的临界条件可知，CCM模式的最小输出电流为
联立三式得Buck变换器CCM模式和DCM模式的临界电感值为
Buck变换器输出电容的选择和纹波电压的大小密切相关。
我们知道，实际的电容C1可以等效为如图所示的电路结构。
其中电阻R0为等效串连电阻（EquivalentSeriesResistance，ESR），电感L0为等效串连电感（EquivalentSeriesInductance，ESL）[标签:内容]。
DCDC-BUCK中电感的选型思考
DCDC电路应该是硬件设计中最常见的电路，而Buck用得尤其多，下文介绍下电路中电感选型的几个思考。
BUCK电路选型的最重要的两个参数：电感值，电感电流。
电感电流一般有2个值：Isat是指饱和电流，一般指饱和电流（Saturation Current）电感值下降到30%（不同厂家定义有所不同，一般为10%-30%）的电流。
---dcdc电路中感电流瞬间值不能超过这个。
Irms是温升电流，也就是加电流后，电感产品自我温升温度不超过40度时的电流。
---dcc电路中电感电流有效值不能超过这个.电感值计算公式：Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin) ---同步BUCK，异步需要加入二极管的电压步骤：（1）确认输出电流Iout（2）确认电感值Lmin=(Vin-Vout)*Vout/(△I*f*Vin)一般来说△I（上图的Ipp）取20%-30%的Iout（最大输出电流），f为DCDC开关频率（3）根据Lmin选取L，一般略取大一点（4）通过上面的公式计算△I，ImaxImax=Iout+1/2 △I，饱和电流要大于Imax（5）确认电感的饱和电流要大于Imax温升电流要大于Iout确认输出电流以上公式网上颇多，如果只写到这里，那么本文也没什么价值。
主要是有一个问题，上述的Iout到底取多少呢？是DCDC芯片的最大输出电流能力，还是实际工作过程中真正使用的最大电流呢？笔者认为应是DCDC芯片的最大输出电流能力，比如2A的DCDC芯片，那么这里Iout取2A。
理由如下：假设实际要用到2A电流，与芯片能力是一样的，那么不管取芯片电流能力还是实际使用电流，按照公式算得电感值是相同的，用这个电感可以设计出输出2A的DCDC电路。
这时如果用这个电路接入500mA的负载，即实际输出电流是500mA，难道就不能用了，显然是可以的。
由公式知道，L与输出电流成反比，如果按照实际电流计算，在接小负载时，比如200mA，那么算得的L值是2A时的10倍，电感值大，体积就大，这是我们不希望的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
(注：以下公式仅针对CCM模式)
1.占空比(Vi-Vo)*Ton/L=Vo*Toff/L
D=Vo/Vi
D—占空比
2.电感
dIL= (Vi-Vo)*Ton/L
dIL==
L=5(Vi-Vo)Vo*T/(Vi*Io)
IL_avg = Io
IL_peak=
IL_rms=ILavg*(1+12)
L 电感量的选取原则使电感纹波电流为电感电流的
20%(可根据应用改变) dlL—电感纹波电流峰峰值
IL_avg-电感电流平均值
IL_peak—电感峰值电流
IL_rms—电感电流有效值
3.xx 二极管
Id_peak=
Vrd=Vi
ld_peak—续流二极管峰值电流
Vrd —续流二级管反向耐压(Ton期间)
4.开关管
Isw_peak=
Vsw_peak =Vi
lsw_peak—开关管峰值电流
Vsw_peak—开关管耐压(Toff期间)
5.输出电容
lcin_rms = [(lo-lin)D+lin(1-D)]
lco_rms=dlL/
电容选取：耐压、纹波电流、电容量
Icin」ms—输入电容的纹波电流有效值
lco_rms—是输出电容的纹波电流有效值
技术资料，仅供参考
这里具体采用上海芯龙半导体有限公司降压IC举例说明
电源管理IC降压型电路电感应用XL4003
©( (Vi-Vo)/L)*D二(Vo/L) *(1-D)已知输入电压Vi,输出电压Vo,求出D;22 D=Vo/Vi
②Io 为设定值已知输出电流Io;
③Ton=T*D 求出Ton
④((Vi-Vo)/L)Ton二dl=*lo 可求出L.
L=((Vi-Vo) *Ton)/*Io)
举例说明输入电压12V,输出电压5V,输出电流3A, F=300KHz计算电感;
由一式得：
由二式得：Io=2A
由三式得：Ton=
由四式得：电感量16uH推荐使用18 uH 22 uH电感量。