有這樣一個項目，電源網論壇知名大咖“老梁頭”起個帶頭作用，踴躍參加。至于要求是這樣的：一個20-30V輸入，15V8A輸出的一個電源。體積沒做太大要求，越小越好。再考慮到穩定性，最后還是選擇常規的3843IC。再加上一些外圍保護功能，整個電源參數指標如下：

輸入參數：

輸入電壓范圍：20-30Vdc

輸入欠壓保護：19-20Vdc

輸出參數：

輸出電壓：15Vdc

輸出電壓精度：正負1%

輸出電流：8A恒流

負載調整率：<1%

電壓調整率：<1%

輸出短路保護 自恢復

輸出電壓過充值：<5%

輸出紋波電壓(峰峰值)：20M帶寬 靠接<100mV

整機效率>90%

大家都知道BUCK電路是最基本的電路拓撲之一，好多拓撲就是根據BUCK電路演變而來，像正激電路等。BUCK電路也叫做降壓變換器，它由PWM控制的開關管，電感，濾波電容及續流用的二極管組成，具體如下圖所示：

在開關管VT導通期間，二極管D反向截止。輸入電壓通過電感L向負載提供能量同時向電容充電及電感儲存能量。其等效電路如下圖所示：

在開關管VT關斷期間，電感電壓反向，二極管D正向導通，電感釋放能量向負載提供能量。等效電路如下圖：

在開關管VT導通期間，電感電流IL線性增加;而在VT關斷期間，電感電流線性減小。根據電感電流在VT關斷期間是否到零可將BUCK電路分為連續模式(CCM)和斷續模式(DCM)。

前面都是預熱的，接下來進入今天的正題，BUCK電路在連續模式(CCM)下的分析。

以上是連續模式基本原理及電路穩態以后主要點的波形，從波形可以看出，電感電流在開關管關斷以后并沒有降到零。

根據BUCK的工作原理，MOS管Q1開通期間，輸入電壓通過電感L向負載供電，那么L1的電流線性上升，MOS導通期間的VON=Vin-Vo;MOS管關斷期間，電感L向負載提供能量，那么L1的電流線性下降。MOS關斷期間的VOFF=Vo根據伏秒法則，處于穩定狀態的電感，開關導通時間(電流上升段)的伏秒數須與關斷時間(電流下降段)的伏秒數在數值上相等，但想著符號相反?？梢缘贸鯲ON*TON=VOFF*TOFF，導通期間的VON上邊已經得出VON=Vin-Vo，TON=D*T，VOFF=Vo，TOFF=(1-D)*T，代入上式整理得(Vin-Vo)*D*T=Vo*(1-D)*，整理得到Vo=Vin*D。可見BUCK電路通過控制開關管的占空比，就可以調整輸出電壓。

由于占空比D小于1，所以根據上式可以得到一個很重要的結論，BUCK電路只能做降壓轉換。

在MOS管導通期間，電感L1電流線性上升。電感電流的變化量△I根據公式可得到

△I=VON*TON/L，咱們把公式從新整理下那么L=VON*TON/△I。這個公式里邊，VON是已知量，前邊已經有過說明。TON也為已知量，那么想得到電感量，只有△I為一個未知量，只要求出△I，那么感量也就可以求出來了。

然后看下輸出電壓、電流的圖形：

由于我設置的占空比D為0.5輸入電壓為20V，那么根據Vo=Vin*D=20*0.5=10V，輸出電流Io=Vo/Ro=10/2=5A。

由上圖可以看到，到開關管導通期間，電流從I1到了I2；開關管關斷期間，電流從I2又降到了I3。而I1到I2的中間值正好是輸出電流值Io，因此可以得到電感電流在一個周期內的平均值等于輸出平均電流值即IL=Io。而峰值電流Ipk正好是I2的點，所以峰值電流Ipk=Io+(I2-I1)/2=Io+△I/2那么式L=VON*TON/△I中的△I也就可以算出來了，△I=I2-I1。但是感量不同 I2和I1的值也不同，咱們把上邊原理圖中的電感量由10uH改為30uH看結果。

由上圖可見，感量變大后，I1值變大和I2的值變小了，導致△I減小。其峰值電流也減小了。那么想要得出電感量，這里出現一個經驗取值。一般取△I等于0.1-0.3倍的輸出電流值Io在把L=VON*TON/△I整理下，這里我們取△I=0.2倍的Io得到L=(Vin-Vo)*D*T/0.2*Io式中，L為電感的電感量，單位為H，Vin為最高輸入電壓，單位V為什么是最高輸入電壓呢?當輸入增加時，在負反饋的作用下占空比降低，但是Vo是不變的。根據VOFF*TOFF=△I*L 在整理下得△I/TOFF=VOFF/L 由于VOFF=Vo是不變的L是不變的，所以電流下降率△I/TOFF是不變的。但是TOFF發生增加了，△I/TOFF是不變的的，所以△I肯定增加了。

由于峰值電流Ipk=Io+△I/2 所以最高電壓端為峰值電流最高端，為了保證磁芯不飽和，要在最大輸入電壓下設計BUCK電路Vo為輸出電壓，單位V，D為最大輸入電壓下的最小占空比，T為開關周期，單位s，Io為輸出電流，單位A，那么連續模式下的電感量就可以通過上式得到BUCK還可工作在斷續模式(DCM)，但一般很少應用，本設計就是設計在連續模式下的BUCK電路。

(編者注：此文章內容來源于電源網論壇帖子，由網友發布，觀點代表個人)