buck电路滤波电容电流有效值

王信雄AN009 – Jul 20141. 介绍 (2)2. 纹波系数 (3)3. 电感的面积积 (4)4. 一个设计示例 (6)5. 总结 (7)Buck 转换器的电流纹波系数L in o V (t)V V =- ; on 0 t T ≤≤ (Q 1 “ON”)(1)电感电流将从 i L (0) 开始线性增加：in oL L V V i (t)i (0)t L-=+⋅ (2)当功率开关截至 (OFF) 时，加在电感上的电压与输出电压相同，但极性相反：L o V (t)V =- ; on s T t T ≤≤(Q 1 “OFF”) (3)Buck 转换器的电流纹波系数在此期间，电感电流将以斜率 从 i L (T on ) 开始线性减少：oL on L on on V i (t T )i (T )(t T )L-=-⋅- (4)根据电感伏秒平衡的特性，很容易从式 (1) 和 (3) 得到电压传输比：o on sV TD (duty cycle)Vin T =≡(5)L L on)L i i (T i (0)∆=-(6)很明显，负载电流可表达为L on)L o i (T i (0)I 2+=(7)Buck 转换器的电流纹波系数纹波系数可被定义为L oi γI ∆≡(8)当纹波系数小于2时，转换器工作在连续导通模式 (Continous Conduction Mode, CCM)，否则就是非连续导通模式 (Discontinuous Conduction Mode, DCM)。

由于连续导通模式下功率元件所受电流应力较低，工作在满载状态下的 Buck 转换器一般都被设计成工作在这种模式下。

因此，本文也只对连续导通模式进行讨论。

等式(8)可以被表现为电压相关的形式：in os in s os L o o o oV V D T V (1D)D T V (1D)T Δi L γ or I I L I L I -⋅⋅⋅-⋅⋅⋅-⋅===⋅⋅ (9)对于一个固定的电感量而言，输入电压越高，纹波系数就越高。

buck电路滤波电容电流有效值摘要：1.Buck 电路概述2.电路滤波电容的作用3.电流有效值的概念4.Buck 电路中滤波电容对电流有效值的影响5.结论正文：一、Buck 电路概述Buck 电路，又称降压电路，是一种基于开关管工作的直流- 直流变换器。

其主要作用是将高电压转换为较低电压，以满足不同电子设备对电压的需求。

在Buck 电路中，开关管通过控制导通与截止的时间，实现对输入电压的调节，从而输出所需的电压。

二、电路滤波电容的作用在Buck 电路中，滤波电容起到滤除高频噪声和输出平滑电压的作用。

开关管工作时会产生高频脉冲，这些脉冲会干扰输出电压的稳定性。

滤波电容通过储存电荷和释放电荷的过程，将高频噪声降低，使输出电压更加平滑。

三、电流有效值的概念电流有效值是指交流电流在一个周期内产生的热效应与同样大小的直流电流产生的热效应相等时的电流值。

通常用符号I 表示，单位为安培（A）。

电流有效值是交流电流大小的一种度量，可以反映交流电流的平均水平。

四、Buck 电路中滤波电容对电流有效值的影响滤波电容对电流有效值的影响主要体现在两个方面：1.对输入电流的影响：滤波电容可以降低输入电流的脉冲幅值，使得输入电流的有效值降低。

这样可以减少开关管的导通损耗，提高电路的效率。

2.对输出电流的影响：滤波电容对输出电流的平滑作用，使得输出电流的有效值更加稳定。

这样可以提高负载电流的稳定性，降低负载电流的波动，从而提高整个电路的稳定性。

五、结论总之，在Buck 电路中，滤波电容对电流有效值具有重要的影响。

通过滤波电容的作用，可以降低输入电流的脉冲幅值，提高电路的效率，同时使得输出电流更加稳定，提高负载电流的稳定性。

S a b e r仿真作业Buck变换器的设计与仿真目录1 Buck变换器技术 .......................................................................................................................... -2 -1.1 Buck变换器基本工作原理 ................................................................................................. - 2 -1.2 Buck变换器工作模态分析 ................................................................................................. - 2 -1.3 Buck变化器外特性 ............................................................................................................ - 3 -2 Buck变换器参数设计................................................................................................................... - 5 -2.1 Buck变换器性能指标......................................................................................................... - 5 -2.2 Buck变换器主电路设计..................................................................................................... - 5 -2.2.1 占空比D .................................................................................................................. - 5 -2.2.2 滤波电感Lf.............................................................................................................. - 5 -2.2.3 滤波电容Cf ............................................................................................................. - 6 -2.2.4 开关管Q的选取...................................................................................................... - 7 -2.2.5 续流二极管D的选取 .............................................................................................. - 7 -3 Buck变换器开环仿真................................................................................................................... - 7 -3.1 Buck变换器仿真参数及指标.............................................................................................. - 7 -3.2 Buck变换器开环仿真结果及分析 ...................................................................................... - 8 -4 Buck变换器闭环控制的参数设计................................................................................................. - 9 -4.1 闭环控制原理..................................................................................................................... - 9 -4.2 Buck变换器的闭环电路参数设计 .................................................................................... - 10 -4.2.1 Gvd(s)的传递函数分析 .......................................................................................... - 10 -4.2.2 补偿环节Gc(s)的设计........................................................................................... - 12 -4.2.3 补偿环节参数设计................................................................................................. - 14 -5 Buck变换器闭环仿真................................................................................................................. - 18 -5.1 Buck变换器闭环仿真参数及指标 .................................................................................... - 18 -5.2 Buck变换器闭环仿真电路原理图 .................................................................................... - 19 -5.3 Buck变换器的闭环仿真结果与分析................................................................................. - 19 -6 总结 ........................................................................................................................................... - 21 -1 Buck 变换器技术1.1 Buck 变换器基本工作原理Buck 电路是由一个功率晶体管开关Q 与负载串联构成的，其电路如图1.1。

buck电路输出滤波电容计算滤波电容是指在电路中使用的电容器，用于滤除电源中的高频噪声和波动，使电路输出平稳。

在buck电路中，滤波电容的作用是减小输出电压的纹波并稳定输出。

要计算滤波电容的值，需要考虑以下几个因素：1.输出纹波电压要求：滤波电容的主要作用是减小输出纹波电压，所以首先需要确定输出纹波电压要求。

输出纹波电压是指输出电压中包含的交流分量，即电压的波动部分。

一般来说，输出纹波电压的要求是根据具体应用来确定的，一般要求输出纹波电压越小越好。

输出纹波电压的大小与滤波电容的容值成反比：当滤波电容的容值增大时，输出纹波电压变小，反之如果容值减小则输出纹波电压变大。

2.负载电流变化率：滤波电容的容值还要考虑负载电流变化率。

在实际使用中，负载电流往往是有脉冲性变化的，因此需要确定负载电流的最大变化率。

负载电流变化率越大，滤波电容的容值就需要越大，以确保输出电压的稳定性。

3.输出电压变化率：除了负载电流的变化，输出电压的变化也需要考虑。

输出电压变化率越大，滤波电容的容值也需要越大，以确保输出电压的稳定性。

4.开关频率：滤波电容的容值还受到开关频率的影响。

一般来说，开关频率越高，滤波电容的容值就可以越小。

但是开关频率也会导致滤波电容的损耗增加，所以需要权衡开关频率和滤波电容的容值。

综上所述，计算滤波电容的公式可以表示为：C=(I*Δt)/ΔV其中，C为滤波电容的容值，I为负载电流的变化率，Δt为输出电压的变化率，ΔV为输出纹波电压的要求。

需要注意的是，滤波电容的容值一般按标准电容值来选择，如10μF、22μF等，根据需要可以选择相应的标准电容。

总结起来，滤波电容的计算需要考虑输出纹波电压要求、负载电流变化率、输出电压变化率和开关频率等因素。

根据以上公式，可以计算出滤波电容的容值，并从标准电容值中选择合适的电容器来实现滤波电路的设计。

Buck 电路参数选择原理和计算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。

uck电路参数选取（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） dIL—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. 肖特基二极管 Id_peak=Vrd=ViId_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 =ViIsw_peak—开关管峰值电流Vsw_peak—开关管耐压（Toff期间）5. 输出电容Icin_rms = [(Io-Iin)2D+Iin2(1-D)] Ico_rms=dIL/电容选取：耐压、纹波电流、电容量 Icin_rms—输入电容的纹波电流有效值 Ico_rms—是输出电容的纹波电流有效值①(（Vi-Vo)/L)*D=（Vo/L）*(1-D) 已知输入电压Vi，输出电压Vo, 求出D; D=Vo/Vi②Io 为设定值已知输出电流Io;③Ton=T*D 求出Ton④((Vi-Vo)/L)Ton=dI=*Io 可求出L.L=((Vi-Vo) *Ton)/*Io)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：D=5/12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BOOST电路参数1. 占空比Vi *Ton/L=(Vo-Vi)*Toff/LD = (Vo-Vi)/VoD—占空比2. 电感选择dIL= Vi*Ton/LdIL= avg=Iin=Vo*Io/ViIL_avg = IinIL_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）dIL—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2. 肖特基二极管选择Id_peak =Vrd = VoId_peak—续流二极管峰值电流Vrd—续流二级管反向耐压（Ton期间）3. 开关管Isw_peak =Vsw = VoIsw_peak—开关管峰值电流Vsw_peak—开关管耐压（Toff期间）4. 电容Icin_rms = dIL/Ico_rms = [Io2D+(Iin-Io)2(1-D)]电容选取：耐压、纹波电流、电容量Icin_rms—输入电容的纹波电流有效值Ico_rms—是输出电容的纹波电流有效值。

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]。