降压转换器计算器
设计降压DC-DC转换器。计算电感、电容值和元件额定值。
降压DC-DC转换器电源开关电源电感
计算器
70%85%98%
使用说明
此降压转换器计算器通过计算关键元件值来帮助您设计降压DC-DC电源。
- 选择常用IC — 或输入您自己的输入/输出规格
- 设置电压和电流 — 定义输入电压、输出电压和负载电流
- 选择开关频率 — 更高频率 = 更小元件，但损耗更大
- 设置纹波要求 — 30%电感纹波和50mV输出纹波是典型值
- 调整效率 — 以85%为起点，根据IC数据手册调整
- 点击计算 — 获取元件值和设计建议
降压转换器理论
降压转换器是一种DC-DC开关稳压器，它在降低电压的同时提高电流。 它比线性稳压器更高效，因为它通过开关而不是将多余功率作为热量耗散。
基本工作原理
- 开关导通：电流流过电感，存储能量
- 开关关断：电感通过二极管释放存储的能量
- 输出滤波：电容平滑输出电压
关键公式
占空比：D = Vout / Vin
电感：L = (Vin - Vout) × D / (fsw × ΔIL)
输出电容：Cout = ΔIL / (8 × fsw × V纹波)
连续模式 vs 不连续模式
此计算器针对连续导通模式（CCM）设计， 其中电感电流永远不会降到零。CCM提供更好的效率和更容易的控制。 30%纹波电流目标可确保CCM在约15%负载以上。
元件选择
电感选择
| 参数 | 要求 | 原因 |
|---|---|---|
| 电感量 | 计算值 ±20% | 控制纹波电流 |
| 饱和电流 | > 峰值电流 × 1.2 | 防止磁芯饱和 |
| 直流电阻 (DCR) | 尽可能低 | 减少I²R损耗 |
| 磁芯材料 | 铁氧体或粉末铁芯 | 频率下磁芯损耗低 |
输出电容选择
| 类型 | ESR | 最适用于 |
|---|---|---|
| MLCC（陶瓷） | 极低 (<10mΩ) | 高频、低纹波 |
| 聚合物 | 低 (10-50mΩ) | 成本和性能的平衡 |
| 电解 | 较高 (50-200mΩ) | 大容量、对成本敏感 |
输入电容
输入电容处理高频纹波电流，必须具有低ESR。在IC附近使用陶瓷电容。 计算器提供最小电容量；添加更多以留有余量。
设计技巧
布局最佳实践
- 保持开关节点较小以减少EMI
- 将输入电容放置在VIN和GND引脚附近
- 电力路径（输入、输出、地）使用宽走线
- 将反馈电阻远离嘈杂的开关节点
- 在底层使用接地平面
频率选择
| 100-300 kHz | 更大的电感/电容，更高效率，更低EMI |
| 300-1000 kHz | 尺寸和效率的良好平衡 |
| >1 MHz | 最小元件，需要谨慎布局 |
效率考虑
- 轻载：由于开关损耗，效率下降
- 重载：电感和MOSFET的I²R损耗占主导
- 高Vin/Vout比：二极管损耗增加（考虑同步整流）
- 高频：开关损耗增加
避免的常见错误
- 使用饱和电流过于接近峰值电流的电感
- 忽略陶瓷电容降额（X5R/X7R随电压损失容量）
- 不良布局导致过多EMI或不稳定
- 设计输入电流时不考虑效率
常见问题
为什么我计算的电感值与数据手册不同？
IC数据手册通常推荐经过该IC测试的特定电感。 其值可能因不同的纹波电流假设、优化的效率点或特定工作条件而有所不同。 使用数据手册值作为参考，但要验证它是否满足您的纹波要求。
我可以使用比计算值更大的电感吗？
可以，更大的电感可减少纹波电流并提高重载效率。 但是，它会增加尺寸、成本，并可能减慢瞬态响应。 它还会降低轻载效率。
CCM工作的最小负载是多少？
在30%纹波电流下，CCM可维持到约15%的额定负载。 低于此值，转换器进入DCM（不连续导通模式）。 许多现代IC自动处理这两种模式。
如何进一步降低输出纹波？
添加更多输出电容（尤其是低ESR陶瓷），使用LC后滤波器， 或提高开关频率。请注意，陶瓷电容ESR在高频下主导纹波。
应该使用同步整流还是异步整流？
同步（MOSFET代替二极管）更高效，特别是在高输出电流和低Vout时。 异步（二极管）更简单、更便宜，适合轻负载或对成本敏感的设计。