buck电路输出电容及其他参数计算

Buck电路是只改变电流参数的电路，Buck变换器是输出电压小于输入电压的单管直流变换器。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/电流波形快速变化，产生电磁辐射干扰；组件布局和PCB布线难度大；输出电压纹波大；电路复杂，成本高。

从电路可以看出，电感L和电容C构成低通滤波器的原理是使 us(t)可通过抑制 的直流分量us(t) 谐波分量通过；电容输出电压 uo(t)就是 us(t) 直流分量附加微小纹波uripple(t) 。具体怎么算？BUCK电路输出滤波电路参数呢？让我们一起来看看。

buck电路参数：

输出电压：20-30V

额定输出电压：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)

最大输入电流波纹：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。)

二是高频滤波器、电感元件、电容器和电路具有谐振频率，它吸收或阻挡高频电路中同频或差频的信号波。

额定电流的10%时，要求电路电流处于临界状态。如下图所示，此时的输出电流应为Io=10%*4A=0.4A，Ip=0.8A。在0-Ton时刻，电感L上部电压为(Uin-Uo)，因此有：

为了保证L在任何情况下，确保电流和低仍然可以连续，应该去L因此，更大的值Uin计算最大时间L。

3.计算输出滤波器的电容值

Co 如果很大，可以保证输出电压接近恒定，但是Co 很可能会导致更大的体积和成本。因此，在实践中，根据允许的输出电压纹波进行选择Co的值。

设计时，我们总是按照电感电流谐波进入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谐波进入电容器，电容器的寄生电阻ESR、寄生电感ESL，和Co 值决定电压纹波。

对于低于500KHZ的谐波，ESL 产生的电压纹波可以忽略不计。因此，输出电容由ESR 和Co决定纹波电压分量。ESR 产生的纹波分量与电感电流纹波分量成正比Co决定的纹波分量与流过电容的电流积分成正比。这两个重量相位不同。

上图分别显示ESR 和Co电压纹波随电流纹波的变化而变化i直大于Io电容充电，uc上升，uEsR随i变化; 在i小于Io电容器放电。电容器一周期电流平均为0。

在0~0.5T假设时间UC和uEsR两个峰值叠加在一起:

△U要求输出电压纹波值=120mV，T开关周期，△I根据之前获得的电感电流峰值L计算值。当然，当最大电流纹波时，电容器仍能保证电压纹波在要求范围内计算。

上式只存在Co和ESR两个未知数。从一些制造商的目录中可以确定，常用的铝电解电容器在很大范围内具有不同的电压等级和容量ESR*Co=50～80*0.00001.带入三式中得到：Co=336uF。实际中取470uF。

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