Buck电路中分析开关电源纹波抑制

Buck开关电源设计中,输出波纹怎么计算？
Buck开关电源设计中，输出波纹怎么计算？
对滤波效果而言，电容的ESL和ESR参数都很重要，电感会阻止电流的突变，电阻则限制了电流的变化率，这些影响对电容的充放电显然都不利。

优质的电容在设计及制造时都采取了必要的手段来降低ESL和ESR，故而横向比较起来，同样的容量滤波效果却不同。

纹波电压主要由几个部分引起
1、电容的ESR引起的
2、电容的ESL引起的
3、电容的充放电引起的
4、噪声引起的
以Buck开关电源为例来计算一下：
电容的ESR引起的纹波计算公式
电容的ESL引起的纹波计算公式
电容的充放电引起的纹波计算公式
对于此条计算可能有部分人不太理解，下面我们一起来分析一下：当△ic流过理想电容C时，在C两端产生的电压变化如下
由上面图（f）中最下一个电流波形可知Buck 电路在达到平衡工作状态时, 在Io 的上方为电容充电电流, 而Io 下方为电容放电电流, 由图形中即可知纹波积分的上限应该选择.toff/2、下限取ton/2.
计算积分得到。

buck电路原理Buck电路是一种电子电路，用于将输入电压降低到较低的输出电压。

它是直流-直流（DC-DC）转换器的一种常见类型，常用于电源管理和电气控制系统中。

Buck电路主要由以下几个部分组成：1. 输入电源：提供输入电压给电路。

输入电压可以是不稳定的直流电源或交流电源经过整流和滤波后的直流电压。

2. 输入滤波器：该组件对输入电压进行滤波，以去除可能存在的高频扰动和噪声。

它通常由电感和电容组成。

3. 开关管：开关管是Buck电路的关键组件，用于控制电路的输出电压。

开关管可以是MOSFET或BJT。

通过调整开关管的导通和截止时间来控制输出电压。

4. 开关管驱动电路：开关管驱动电路是用于控制开关管导通和截止的关键组件。

它通过接收输入信号，产生适当的脉冲信号来驱动开关管。

5. 输出滤波器：输出滤波器用于对输出电压进行滤波，以去除可能存在的高频噪声和纹波。

它通常由电感和电容组成。

6. 负载：负载是连接到Buck电路的设备或电路，它消耗输出电压。

Buck电路的工作原理如下：1. 输入电压通过输入滤波器进入电路。

2. 开关管驱动电路接收输入信号，产生适当的脉冲信号以驱动开关管。

3. 开关管根据脉冲信号的控制，周期性地打开和关闭。

当开关管导通时，输入电流流经电感和负载，产生储能；当开关管截止时，这些储能被释放，使输出电压降低。

4. 输出电压经过输出滤波器，去除可能的高频噪声和纹波，然后送往负载。

Buck电路通过适当的控制开关管的导通时间和截止时间，可以实现输出电压的稳定调节。

此外，Buck电路还可以通过增加电感和电容的数量来提高输出电压的稳定性和纹波抑制能力。

总之，Buck电路通过开关管的周期性开关来实现将输入电压降低为较低的输出电压的功能。

它在许多应用中广泛使用，如电子设备、通信系统和电源管理系统中。

buck电路1. 简介Buck电路是一种直流-直流（DC-DC）转换器，也称为降压转换器。

它可将高电压直流输入转换为较低电压直流输出。

Buck电路由开关器件（通常为MOSFET）和辅助元件（如电感和电容）组成。

Buck电路在许多电子设备中广泛应用，包括电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。

Buck电路具有高效率、紧凑的尺寸和较低的成本等优点，因此成为DC-DC转换的常用选择。

2. 工作原理Buck电路基于开关定时的原理工作。

下面是Buck电路的基本工作原理：1.开关器件关闭状态：当开关器件（MOSFET）处于关闭状态时，输入电压（Vin）通过电感（L）和二极管（D）充电，形成一种电流。

2.开关器件导通状态：当开关器件导通时，电感储存的能量被释放，通过二极管和负载电阻（RL）供电。

此时，输出电压（Vout）取决于导通时间和电感电流。

3.控制方式：通过控制开关器件导通时间的长短，可以调节输出电压的大小。

典型的控制方式有PWM（脉宽调制）和PFM（脉冲频率调制）。

3. Buck电路的主要元件Buck电路由以下主要元件组成：•MOSFET开关器件：用于控制输入电压通过电路的通断状态。

•电感（L）：用于储存能量，并平滑输出电流。

•二极管（D）：与电感形成一个循环，用于导通电感储存的能量到负载电阻。

•输出电容（C）：平滑输出电压，减少纹波。

•控制电路：用于控制开关器件的导通时间，以调节输出电压。

4. 优缺点Buck电路具有以下优点：•高效率：Buck电路的能效通常较高，能够将输入电压有效转换为输出电压。

•紧凑尺寸：Buck电路的设计紧凑，适合在空间有限的电子设备中使用。

•低成本：相比于其他DC-DC转换器，Buck电路的成本较低。

然而，Buck电路也存在一些缺点：•输出电压稳定性差：由于输入电压波动或载荷变化，Buck电路的输出电压可能不太稳定。

•EMI干扰：Buck电路的开关动作可能引起电磁干扰（EMI），对其他电子设备造成影响。

buck电路纹波电流计算公式摘要：I.引言- 介绍buck电路- 说明纹波电流的概念II.buck电路的工作原理- 阐述buck电路的基本组成部分- 讲解buck电路的工作原理III.纹波电流的计算公式- 介绍纹波电流的计算公式- 解释公式中各参数的含义IV.纹波电流计算公式的应用- 举例说明如何使用纹波电流计算公式- 分析纹波电流对电路性能的影响V.总结- 回顾buck电路纹波电流计算公式的重要性- 强调在实际应用中考虑纹波电流的重要性正文：I.引言Buck电路是一种广泛应用于电子设备中的电路，它能够将输入电压转换为稳定的输出电压，为电子设备提供稳定的电源。

然而，在buck电路的工作过程中，由于各种原因，输出电压会出现波动，这种波动就是纹波电流。

纹波电流的存在会影响电路的性能，因此需要对其进行计算和分析。

II.buck电路的工作原理Buck电路主要由开关器件、电感、电容和电阻等组成。

当开关器件导通时，电感上的电流线性增加；当开关器件截止时，电感上的电流通过电容和负载电阻放电。

通过调整开关器件的占空比，可以控制输出电压的大小。

III.纹波电流的计算公式纹波电流的计算公式为：i_rms = √(i_max^2 + i_min^2)其中，i_rms表示纹波电流的有效值，i_max表示纹波电流的最大值，i_min表示纹波电流的最小值。

IV.纹波电流计算公式的应用假设一个buck电路的输入电压为120V，输出电压为10V，负载电流为1A。

根据电路的工作原理，可以计算出开关器件的占空比为：D = (10V / 120V) = 1/12进而计算出纹波电流的最大值和最小值：i_max = D * i_load = (1/12) * 1A = 0.0833Ai_min = (1 - D) * i_load = (1 - 1/12) * 1A = 0.0333A最后，根据纹波电流的计算公式，可以计算出纹波电流的有效值：i_rms = √(i_max^2 + i_min^2) = √(0.0833A^2 + 0.0333A^2) = 0.0588AV.总结Buck电路纹波电流的计算公式为i_rms = √(i_max^2 + i_min^2)，通过这个公式，可以计算出纹波电流的有效值。

IRF644_BUCK电路功能简介：输入24V直流电源，稳定输出8V电压，即通过TL494控制开关管IRF644通断斩波实现降压。

详细原理介绍：TL494通过外接震荡电路R1，C1产生脉冲，震荡频率为F=1.1/（R*C）,494内部三极管通断在发射极产生高低电平，当494内部三极管发射极为低电平时，三极管基极被R12拉为低电平，Q2导通，Q1栅极通过R9，D4，Q2放电，Q1栅极被拉低，Q1截止；高电平时Q2截止，Q1栅极为高电平，Q1也导通，Q1源极输出电压。

通过Q1的通断，在Q1的源极输出高电平24V低电平为0V的矩形波，最后通过494内部误差比较器调节占空比，输出8V稳定电压。

电路分析：1、震荡电路：2、相位补偿：参数设置与频率有关3、开关电路D3：为15V稳压二极管，当输入电压大于15V时将输入电压稳定在15V，以保护开关管，使-20V<<=Vgs<<=20VR12:当低电平到来时拉低Q2基极电压D2：防止Q1放电时电流倒流烧坏芯片Q2：导通时为Q1放电R5：在电源关闭前栅极不知处于何种状态，，在电源打开时无法立即响应，防止电源接通时漏极电流过大，R3：Q1栅极充电电阻，加速充电，为芯片手册中R GR9、D4：Q1的放电回路Q1：开关管4、输出调节为电压比较器提供反馈电压5、电感、电容计算参考公式1、L=（1-D）*RT/2=(1-0.33)*10*0.00005/2=268µHC=V oDT2/8LΔV o=0.42*5*（0.00005）2=268*10-6*0.005=61.5µF式中电流纹波系数取KIND =0.2，FSW=500kHZ是开关电源的工作频率。

buck电路纹波电流计算公式（原创版）目录1.Buck 电路概述2.Buck 电路的纹波电流计算公式3.应用实例正文1.Buck 电路概述Buck 电路，又称为降压电路，是一种基于开关管工作的 DC-DC 变换器。

其主要作用是将输入的高电压转换为较低电压以供电路使用。

Buck 电路的优势在于结构简单、效率高、输出电压可调范围宽等。

在电子设备中，Buck 电路被广泛应用于电源管理模块，为各种电子产品提供稳定的电源。

2.Buck 电路的纹波电流计算公式在 Buck 电路中，纹波电流是一种重要的参数，用于衡量电路输出电压的稳定性。

纹波电流的计算公式如下：纹波电流（I_ripple）= (V_input - V_output) / R_load其中，V_input 为输入电压，V_output 为输出电压，R_load 为负载电阻。

通过这个公式，我们可以计算出在给定的输入电压和输出电压下，Buck 电路中的纹波电流大小。

3.应用实例假设一个 Buck 电路的输入电压为 24V，输出电压为 5V，负载电阻为 10k Ω。

根据上面的公式，我们可以计算出纹波电流：纹波电流 = (24V - 5V) / 10kΩ = 1.9A这意味着在给定的输入电压、输出电压和负载电阻下，Buck 电路中的纹波电流为 1.9A。

为了降低纹波电流，可以采用增加滤波电容、减小开关管的切换速度等方法。

总之，Buck 电路是一种广泛应用于电源管理模块的 DC-DC 变换器，其纹波电流计算公式为纹波电流（I_ripple）= (V_input - V_output) / R_load。

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纹波的抑制方法[摘要]开关电源因具有效率高，输出电压可调范围大、损耗小、体积小、重量轻而得到了广泛的应用。

但开关电源体积小，输出直流电压的纹波含量比同功率线性电源大，如何降低纹波含量成为开关电源应用中的一个关键技术难点，本文阐述开关电源纹波产生的原因和通常的解决方法，具体介绍了开关电源设计中降低输出纹波所采用的一系列措施，并对其有效性进行了理论分析。

关键词开关电源；纹波；噪声一、开关电源的概念习惯上，高频开关整流AC-DC和DC-DC变换器被称作开关电源。

由于其高工作频率，带来了设备的体积和重量的减小。

由于开关电源的变换效率高，能量损耗减少，降低了电源环境温度，改善了工作人员的环境。

工作性能的提高。

相对于相控电源来说，开关电源不仅节省能源，也节省了材料和体积。

开关电源产品主要应用领域有计算机、通信办公设备、控制设备、电子仪器、电视、摄像机、电子游戏机等产品。

在电脑、电子仪器和通信系统中应用极为广泛的开关电源，在近半个世纪的发展过程中，因具有轻、小、高效等优点而逐渐取代传统的线性电源和相控电源，成为电子电源中的主流产品。

开关电源发展中一个永恒的主题是实现电源的高频率、高效率、小体积、低成本。

高工作频率，可以提高动态响应，也是减少体积和重量的重要途径；高效率，减少热损耗，实现高功率密度；小体积，减少变压器，电感和电容的体积，同时还要兼顾高可靠性和低成本。

二、开关电源纹波产生的机理和解决方案1、纹波产生的机理常规AC/DC，关电源的工作模式是把电网电压全波整流变为直流电，经高频开关变换由开关变压器隔离并升、降压，经高频二极管整流滤波后以直流电输出。

开关电源输出纹波主要来源于五个方面：输入低频纹波、高频纹波、寄生参数引起的共模纹波噪声、功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声和闭环调节控制引起的纹波噪声。

低频纹波低频纹波是与输出电路的滤波电容容量相关。

由于开关电源体积的限制，电解电容的容量不可能无限制地增加，导致输出低频纹波的残留，该输出纹波频率随整流电路方式的不同而不同。

开关电源适配器输出纹波和噪声电压的抑制措施一、在开关电源适配器输出端采用片式三端电容器与普通电解电容器组合改善滤波的高频特性。

开关电源适配器的输出端含有较大的噪声电压的峰-峰值，这是由于电解电容器在高频下的特性不完善所造成的。

因为电解电容在高频下可以用电容、电阻和电感三者的串联来等效，所以在高频下电容对噪声的旁路作用不在明显。

由于电阻和电感的存在，反而使噪声电压体现在开关电源适配器的输出端。

为了抑制开关电源适配器的输出噪声，通常有两个建议可供设计人员采用：1）将输出端的电解电容一拆为几，即将一个大容量的电解电容采用几个小容量电解电容并联来替代。

这一建议虽不能根本抑制噪声电压的产生，但用新办法所产生的信噪声电压的峰-峰值要比原来为小。

2）在电解电容旁边并联一个小容量的高频陶瓷电容器，利用高频电容在高频下所体现的低容抗，使输出噪声电压得到较大衰减（当然在印制电路板上的陶瓷电容也应该保持比较短的布线长度，保持尽可能小的线路阻抗）。

二、采用高性能的表面贴装滤波器。

采用表面贴装的高性能滤波器来改善输出电压噪声。

贴装滤波器内部电路等效为一个π型滤波线路，在开关电源适配器的输出端串上一个贴装高性能滤波器。

对比原来的输出噪声电压峰-峰值，会大幅减小，在示波器上，几乎显示为一条直线，说明输出电压的噪声已明显得到抑制，从而很好说明了表面贴装高性能滤波器在这个线路中的作用。

三、避免多个模块电源之间相互干扰。

当在同一块印制电路板上有多个模块电源一起工作，若两个模块靠得很近，模块电源本身是不屏蔽的，并且靠得很近，输出端也没有采用低阻抗的电容，而且两个模块离开实际的输出端子的距离又比较远时，则可能因为相互之间的干扰使输出噪声电压增加。

为避免这种相互干扰，可采用屏蔽措施，或将它们的安装位置适当远离，以减小相互之间的影响。

四、在开关电源适配器的输出端增加一级低压差线性稳压电路。

在开关电源或者模块电源输出后再加一个电压差线性稳压电路，能大幅度地降低输出噪声，以满足对噪声有特别要求的电路需要，输出噪声可达微伏级。

buck电路电感纹波的比例系数（最新版）目录1.Buck 电路的概念和原理2.电感纹波的概念和产生原因3.纹波比例系数的定义和计算方法4.纹波比例系数对 Buck 电路性能的影响5.降低纹波比例系数的措施正文一、Buck 电路的概念和原理Buck 电路，中文翻译为“电路板支架”，是一种开关模式电源电路，其主要作用是将输入电压转换为较低的输出电压。

Buck 电路的工作原理是通过开关管进行周期性的开闭，使电感上的电流呈脉冲状，从而实现输入电压的有效转换。

二、电感纹波的概念和产生原因电感纹波是指在 Buck 电路中，由于开关管的工作导致电感上的电流发生脉冲变化，从而产生的一种电磁干扰。

这种干扰体现在输出电压上，表现为电压的波动，从而影响电路的性能。

三、纹波比例系数的定义和计算方法纹波比例系数是用来描述纹波电压与输出电压之比的一个参数，通常用百分比表示。

其计算方法为：纹波电压的有效值除以输出电压的有效值，再乘以 100%。

四、纹波比例系数对 Buck 电路性能的影响纹波比例系数越大，表示纹波电压对输出电压的影响越大，电路的性能越低。

在实际应用中，为了提高 Buck 电路的性能，需要尽量降低纹波比例系数。

五、降低纹波比例系数的措施1.选择合适的电感值和电容值：通过调整电感与电容的数值，可以改变纹波电压的有效值，从而降低纹波比例系数。

2.增加滤波电容：滤波电容的作用是平滑电感上的脉冲电流，减小纹波电压。

增加滤波电容的容值，可以降低纹波比例系数。

3.选择合适的开关管：开关管的性能直接影响到 Buck 电路的纹波比例系数。

选择具有快速开关速度和低开关损耗的开关管，可以降低纹波比例系数。

4.调整开关频率：通过调整开关管的开关频率，可以改变纹波电压的有效值，从而降低纹波比例系数。

一般来说，开关频率越高，纹波比例系数越低。

总之，在 Buck 电路中，纹波比例系数是一个关键的性能参数。

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Buck电路原理分析详解目录一、内容描述 (2)1.1 文档目的和背景 (2)1.2 Buck电路概述及重要性 (4)二、Buck电路基本原理 (5)2.1 开关电源基本原理介绍 (6)2.1.1 开关电源工作特点 (7)2.1.2 开关电源主要组成部分 (8)2.2 Buck电路工作原理分析 (9)2.2.1 输入与输出电压关系 (11)2.2.2 电流路径及波形分析 (11)三、Buck电路组成与关键元件 (12)3.1 主电路组成 (14)3.1.1 输入滤波电路 (15)3.1.2 开关管及其驱动电路 (16)3.1.3 变压器与输出整流滤波电路 (17)3.2 控制电路介绍 (18)3.2.1 PWM控制原理及波形产生 (20)3.2.2 保护功能实现 (21)四、Buck电路工作原理详解 (23)4.1 工作模式分析 (24)4.1.1 稳态工作模式及特点 (26)4.1.2 瞬态响应及恢复过程 (26)4.2 波形分析 (27)4.2.1 关键波形示意图解 (30)4.2.2 波形与性能关系探讨 (31)五、Buck电路性能优化与改进方向 (32)5.1 性能优化措施探讨 (34)5.1.1 提高效率途径分析 (35)5.1.2 减小体积和重量方法论述 (36)5.2 新型技术与应用趋势分析 (37)5.2.1 数字控制在Buck电路中应用前景 (38)5.2.2 智能管理与调节技术应用探讨 (40)六、Buck电路设计实践与案例分析 (41)一、内容描述Buck电路是一种广泛应用于开关电源中的电压转换电路，其核心原理是通过控制开关管（如MOSFET或IGBT）的导通与截止，来实现输入电压的有效降低和输出电压的稳定输出。

在Buck电路中，输入电源的能量通过开关管传递给输出负载，而开关管上的损耗则通过续流二极管进行自然续流，从而确保电路的稳定运行。

本文档将围绕Buck电路的工作原理、主要组成部分、工作过程以及性能特点进行全面深入的分析和详细讲解。

BUCK 电路案例分析图文说明BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值U o 总是小于输入电压U d 。

一、BUCK 电路工作原理Q1导通期间（t on ）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D 反偏。

等效电路如图5.7(b)所示 ；Q1关断期间（t off ）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D 导通续流。

等效电路如5.7 (c)所示；由波形图5.7 (b)可以计算出输出电压的平均值为：)0(1)(100⎰⎰⎰⋅+⋅==SononST tt d ST Sdt dt u T dt t u T U则：d dS onDU U T t U ==0，D 为占空比。

忽略器件功率损耗，即输入输出电流关系为：d d O d O I DI U U I 1==。

图4.6 BUCK电路工作过程二、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。

图4.7电感电流波形图电感中的电流i L是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。

1.电感电流i L连续模式：⑴在t on 期间:电感上的电压为dtdi Lu LL = 由于电感L 和电容C 无损耗，因此i L 从I 1线性增长至I 2，上式可以写成onLon O d t I L t I I LU U ∆=-=-12Od L on U U LI t -∆=)(式中△I L =I 2－I 1为电感上电流的变化量，U O 为输出电压的平均值。

⑵在t off 期间:假设电感中的电流i L 从I 2线性下降到I 1，则有offLO t I LU ∆=则，OLoff U I Lt ∆=可求出开关周期ＴS 为）(1O d O dL off on S U U U LU I t t fT -∆=+==fLD D U fLU U U U I d d O d O L )1()(-=-=∆上式中△I L 为流过电感电流的峰－峰值，最大为I 2，最小为I 1。