DCDC之Buck电路输入电压对输出电容的影响

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输入电压与开关频率

☞输入电压高时，加大输出电容，可达到同样的纹波输出:

​

➹当输入电压发生变化时，DCDC的工作效率发生了哪些变化？

电感电容已经选取好了，即便是没有按照最大输入电压来选取这个电容值，依然可以通过开关频率的变化调整输出纹波。

​

问题☞——​

Buck电路输出电容的取值公式里，有占空比和开关频率，如果输入电源是电池供电，随着使用电池电压降低，开关频率也会变化，这样输出电容应该如何应用公式，来取值？

回顾

★首先再来回顾一下Buck原理图，如下图所示:降压转换器由DC输入电源Vin、导通开关S、续流D二极管（单向导通）、储能元件L、输出电容C及负载R组成。

​

输入源，如果它是理想的，它电压不变，输出电流的能力是无穷无尽的;实际的应用中，这个电压往往会有变化，随着我们的使用，它的电压会越来越低，电量会越来越少。

★Buck电路输出电容取值

☆输出电容很重要

☆输出电容的取值直接影响输入纹波大小，△Vp-p=Irapple/4*C✖️T/2=Iripple/8*C*fswitch;

☆Buck电路输出电容的取值式:

​

☆可以看到输出电压纹波与电感电流纹波（率），输入电压，输出电压，开关频率，电感，输出电容等均有关系，尤其是后三因素;

分析

以锂电池为例，电池的放电曲线为:

​

这里4.2V是它充满的状态，随着电流的释放，存储的电荷越来越少，电流流出，电荷流走，那输入电压就变成了随着时间、放电变化的量。

1.首先看开关信号

​☆输入与输出电压的关系:

Vo=D*Vin

☆通过反馈可稳定输出Vo不变，即D*Vin不变;

☆即当输入电压发生变化，D的大小必然受到影响;

​

输入电压发上变化，电感左侧点电压也发生变化，就意味着开关信号的幅值也发生了变化。

Buck电路输出电压不变，意味着占空比发生变化。

2.不同输入电压的相同之处

★输入与输出电压的关系:

D=Ton/T

☆可以得出:

Vo=D*Vin=(Ton/T）*Vin

化简得:Vo*T=Ton*Vin

⚑上等式中左侧不变，右侧也不变;为什么？

​

这里周期不会发生变化，在同一个电路里面一旦设定了一个参数，或者设定了一个值，周期就不会发生变化（开关频率就不会变化），它会自己适应，这个适应通过软件的调节，硬件的选通，反馈，拉高拉低来调节。在单一的电路里面开关频率是不发生变化的。

3.输入电压影响什么？

★输入电压影响什么？

令:

k=Vo*(1-Vo/Vin)​

​

☆假如输出电压为Vo=1.8V,Vin变化时△Vp-p的影响因子大，达到数倍的关系;

☆因此:输入电压变化对电容的取值影响不可忽视！

☆下图为当Vin分别为5V和2.5V时，输出纹波电压大小;

​

❓如果想保持输出纹波不变，输入电压又有可能跳变，那应该怎么做呢？

4.输入电压影响什么？

★回到电容取值本身:

​

​根据前面得知:k=Vo*(1-Vo/Vin)​为递增函数，因此要想满足上式，必须使:

​

即:当输入电压变化时，以输入电容的最大值来定输出电容值。

5.结果波形对比

★输入电压高时，加大输出电容时，可达到同样的纹波输出:

​

★当输入电压发生变化时，电感纹波电流也发生了变化？（需考虑电感纹波电流与哪些因素有关，后续更新）

★​当输入电压发生变化时，DCDC的工作效率发生了哪些变化？

♟​输入电压与效率的关系

​

☆输入电压高时，加大输出电容时，可达到同样的纹波输出:

​

要想保证输出电影纹波不变，电压有升高了，可以通过增加开关频率。

这就给我们一种可能，当我们电感电容已经选取好了，即便是没有按照最大输入电压来选取电容值，依然可以通过开关频率的变化来调整输出纹波。

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