新课上线 | Buck电源设计
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。
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。
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，将根据前人的经验，有选择性的进行自己的推导。
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。
▎精彩推荐
腾讯云开发者
