BUCK降壓電路的核心功能是將較高的輸入電壓轉換為較低的輸出電壓。在電路中，電感作為關鍵元件，負責儲存和釋放能量，電感的電流由兩部分組成：平均直流分量IDC和交流紋波ΔI。接下來我們將詳細講解如何計算這兩部分，只有徹底掌握電感電流，才能理解並更好地設計BUCK電路。
BUCK電路通常包括開關MOSFET、二極體、電感和電容。其工作過程分為兩個階段：
開關導通時：輸入電壓透過電感向負載供電，電感儲存能量，電流逐漸增加。
開關關閉時：電感透過二極體向負載釋放能量，電流逐漸減少。
這種週期性開關行為使電感電流呈現鋸齒狀波形，包含穩定的直流分量和上下波動的交流紋波。
電感電流主要分為以下兩部分：
1. 平均直流分量IDC
這是電感電流在一個開關週期內的平均值，通常等於負載的輸出電流 Io（在連續導通模式下）。
2.交流紋波△I
這是電感電流在直流分量上下波動的峰峰值，由開關過程中的充放電引起。
接下來，我們將分別介紹這兩部分的計算方法，以下計算針對連續導通模式CCM。
1.計算平均直流分量IDC
在連續導通模式（CCM）下，電感電流始終大於零，其平均值等於輸出電流 Io。這是因為在穩態運行時，電感通過周期性充放電將能量傳遞給負載，而電容的平均電流為零。因此：
IDC = 物聯網
例如，若負載電流為2A，則電感電流的平均值IDC也為2A。所以我們需要注意的是，電感的平均直流分量IDC與占空比D無直接關係，僅由輸出電流決定。
2.計算交流紋波△I
交流紋波△I是電感電流在開關週期內的峰峰值，反映電流的最大變化量。其計算基於如下的公式：
將上面的改寫為離散形式，可得：
其中：
V是電感兩端的電壓
△t是電壓作用的時間
L是電感值。
在BUCK電路中，電感電壓會隨著開關狀態而變化：
導通時：電感電壓為Vin－Vo，持續時間為
關斷時：電感電壓為－Vo，持續時間為
其中：
Vin是輸入電壓
Vo是輸出電壓
D是占空比（理想情況下D=Vo/Vin），之前的文章有介紹，有興趣的話可以查看。
f是開關頻率。
在穩態下，導通時的電流增量等於關斷時的電流減量，因此紋波可通過以下公式計算：
上面的公式顯示，電感紋波電流的大小與輸出電壓Vo、占空比D、開關頻率f和電感值L相關，而與平均電流Io無關。
假設BUCK電路的參數如下：
輸入電壓 Vin = 12 V;
輸出電壓Vo = 6V;
電感值L = 20μH
開關頻率f = 50kHz
輸出電流Io = 3A。
計算占空比D
2：計算直流分量IDC
3：計算交流紋波△I
4：確定電流範圍
電感電流在IDc上下波動，幅度為：
最大值：
最小值：
因此，電感電流在1.5A至4.5A之間波動，平均值為3A。
以上分析我們假設電路工作在連續導通模式（CCM），即電流始終大於零。若負載電流 Io 較小，電流可能降至零，進入不連續導通模式（DCM）。在 DCM 下，紋波計算需考慮電流為零的時段，公式就會變得更為複雜。
-----------------------------------------------
-------------------------------轉載自MPS官網
評論