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Buck变换器的输出电容是整个Buck电路重要的组成部分,输出电容的作用就是将输出电压稳定在期望的电压值,减少电压的波动。

Buck电路的输出电容的容值选择是非常重要的,如果这个电容的容值比较大,在整个PCB布局及BOM成本中的比重都比较大;如果电容值偏小影响电压的稳定度,电源纹波电压的大小,电源能够承载负载变化的能力变小。

如果输出电容选型不合适会导致电路工作异常。但是很多电路设计的讲解的课程和选型的过程中,都会给一个没有推导过程的公式,如公式5.12。

但是实际选型时候,往往都不用这个公式,让大家摸不着头脑。

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析1

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析2

在这种情况下,需要考虑这个电压值与电容上的ESR承载电感上的纹波电流导致的纹波电压的叠加。也就是UESR=IL*ESR,虽然这两个电压存在相位差,但是很多为了保险起见,会叠加考虑,如图5.22所示。

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析3

关于负载突变,怎么个变化方法,很难明确。有些处理器的规定,电源电流的变化率必须在某个范围之内,所以不会考虑0~Imax(最大负载电流)这种极端情况,因为跨度太大,无法考虑。所以这种会给定一个电流跳变的速率范围。

但是很多不是特别大电流的场景,我们直接计算最极端情况:0A电流突变到最大电流,如同有个开关,本来负载是正常接入电路的,突然把开关打开,这样原来流向负载的电流,只能流向电容,导致电容进行充电,会导致电容上面电压增加,如图5.23。

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析4

图5.23负载变化测试电路示意图

但是我们期望的是,电感上所有的能量全部转移到电容上,电容的电压仍然不会超标。电感上面的能量计算:

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析5

细说Buck变换器的输出电容-buck变换器设计与仿真结果分析6

审核编辑:刘清

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