BUCK开关型调整器详解

1、基本工作原理

上图为buck调整器，开关器件Q1与直流输入电压Vdc串联。在开关周期T内，导通时间为Ton，Q1导通时，V1电位为Vdc，Q1关断时，V1电位下降为0。由于有电感的存在，若没有箝位二极管D1存在，V1点点位将会被拉到很负，从而损坏Q1。V1点电位为矩形波，经过LC滤波器后，输出电压，采样电阻R1和R2检测输出电压，并将其输入误差放大器EA与参考电压进行比较，被放大的误差电压输入到脉宽调整器PWM，经电流放大后控制开关器件Q1开断。

它以负反馈的方式控制开关器件Q1的开断：若输入电压升高，则EA输出电压Vea将降低使锯齿波与Vea交点提前，Q1导通时间缩短使输出电压Vo保持不变。同理，输入电压降低时同样有效。Q1导通时间的改变使采样电压总是等于参考电压，即：

2、优缺点

buck电路最大的优点是损耗低，效率高。

3、参数设计

1）开关频率选择

频率越高，滤波器件电容电感的体积越小；频率越高，电路总损耗越高，所需的散热器也越大。

一般认为，在25~30kHz范围内，buck电路的整个体积会随频率的增加而减小，但频率超过50kHz后，则情况相反，随着频率增加损耗更大，散热器体积越大，电路体积也越大。

2）输出滤波电感

尽管buck调整器可工作于不连续模式，但是有些带buck输出滤波的拓扑会在不连续模式下出现问题，因此对此类输出滤波器的拓扑，电感应保证直到最小规定电流（通常为额定电流的1/10），电感电流也保持连续。

输出滤波电感：,式中，Vdcn和Ion分别为输入电压和输出电流额定值。

3）输出滤波电容

滤波电容并非理想电容，它可以等效为与电阻Ro和电感Lo的串联。在300kHz以下频率时，Lo可以忽略，输出纹波仅由Ro和Co决定。从一些厂家的产品目录可以认定，对很大范围内的常用铝电解电容，其RC的值近似为常数，为

输出滤波电容：，其中Ion为输出电流额定值，Vor为纹波电容

4）占空比

5）最大开关器件应力

6）最大二极管应力

4、芯片选型

选择BUCK电路芯片时，主要考虑其输入电压，输出电压、输出电流、开关频率、噪声、功耗、最大占空比、散热、价格、封装。

我在附件上传了TI的选型手册，里面包含以上参数，选到合适的芯片后还可以通过立创商城、半岛小芯等网站查找其他公司类似芯片。

5、典型电路与PCB布局

选择好需求的芯片后，就需要围绕此芯片进行硬件设计，而在设计之前可以查看其规格书学习他的参考设计和参考Layout。以TPS62730为例：

输入输出电容靠近输入输出端且两电容共地，电感靠近SW引脚。