首页\[恒信注册]\首页首先要明白开关电源是什么？它是一种高频电能转换装置，主要利用电力电子开关器件【1】（晶体管、MOS管等），通过周期性控制电子器件的开关，从而对输入的电压进行脉冲调制，实现电压变换、自动稳压的功能。而DCDC则是输入、输出电压类型均为直流的一种开关电源。

　　状态一：当开关闭合，电源开始给电感和电容充电，同时给负载供电，此时电感也会抵消一部分电源电压，所以使得负载的电压比电源电压低；在短时间内，电感电压减小，负载电压变大。

　　状态二：当开关断开，电感储存的电压释放，方向为左负右正，相当于新的电源，给负载供电，电流通过二极管形成新的回路；短时间内，电感电压减小，负载的电压也变小。

　　开关周期性地开闭，负载电压周期性变化，有效值稳定在所需的降低后的电压上，如下图所示。

　　在开关闭合时，电容可以维持住a点的电压，继续给负载供电；而二极管起到了隔开左右两个回路的作用，使它们互不干扰。

　　当开关再打开，电感的电流会通过二极管流向电容和负载 ，给负载供电同时，给电容充电。

　　状态一：当开关闭合时，输入电压通过电感L直接返回，在电感L上储能，此时电容C放电，给负载供电。

　　状态二：当开关断开时，在电感L上产生反向电动势，使二极管D从截止变成导通。电感给负载供电并对输出电容充电，维持输出电压不变，此时负载电压极性与电源电压相反。

　　DCDC一般包括两种基本工作模式：电感电流连续模式（CCM）、电感电流断续模式（DCM）。

　　当Q1导通时，续流二极管截止，电感电流呈线性上升，此时电感的正向伏秒为：(Vin - Vo)×Ton。

　　当Q1截止时，电感电流不能突变，经过续流二极管(忽略二极管的导通压降)形成回路，给输出负载供电。此时电感电流下降，电感的反向伏秒为：Vo×(T - Ton)。

　　当Q1导通时，续流二极管截止，忽略NMOS管的导通压降，电感电流呈线性上升，此时电感的正向伏秒为：(Vin - Vo)×Ton。

　　当Q1截止时，且满足 Td 时间内，电感电流不能突变，经过续流二极管(忽略二极管的导通压降)形成回路，给输出负载供电。此时电感电流下降到零，电感的反向伏秒为：Vo×Td。

　　当Q1导通时，忽略NMOS【3】管的导通压降，电感的电流线性增加；在此过程中，由于整流二级管D1的反偏截止，因此负载由电容C1提供能量，维持负载工作。因此电感的正向伏秒为：Vin×Ton。

　　当Q1截止时，由于电感的反电动势作用，电感的电流不能瞬时突变，电感通过D1,C1,RL回路给电容充电并维持负载工作。这里忽略二极管的导通压降，因此电感的反向伏秒为：(Vo - Vin)×(T - Ton)。

　　当Q1导通时，忽略NMOS管的导通压降，电感的电流线性增加；在此过程中，由于整流二极管D1的反偏截止，因此负载由电容C1提供能量，维持负载工作。因此电感的正向伏秒为：Vin×Ton。

　　当Q1截止时，由于电感的反电动势作用，电感的电流不能瞬时突变，电感通过D1,C1,RL回路给电容充电并维持负载工作。这里忽略二极管的导通压降，因此且满足 Td 时间内，电感的反向伏秒为：(Vo - Vin)×Td。

　　当Q1导通时，忽略NMOS管的导通压降，电感的电流线性增加；在此过程中，由于二级管D的截止，因此负载由电容Cf提供能量，维持负载工作。因此电感的正向伏秒为：Vin×Ton。

　　当Q1截止时，由于电感的反电动势作用，电感的电流不能瞬时突变，电感通过D,Cf,RL回路给电容充电并维持负载工作。这里忽略二极管的导通压降，因此电感的反向伏秒为：-Vo×(T - Ton)。

　　当Q1导通时，忽略NMOS管的导通压降，电感的电流线性增加；在此过程中，由于二级管D的反偏截止，因此负载由电容Cf提供能量，维持负载工作。因此电感的正向伏秒为：Vin×Ton

　　当Q1截止时，由于电感的反电动势作用，电感的电流不能瞬时突变，电感通过D,Cf,RL回路给电容充电并维持负载工作。这里忽略二极管的导通压降，因此电感的反向伏秒为：-Vo×Td。

　　在电感电流下降阶段，流过电感的电流以一定的斜率呈线性下降。转换器电感在经过TOFF的续流时间后，开关管将导通，电感电流又开始上升，并不断重复上述过程。续流阶段的电感两端电压为：

　　在DCM模式下，稳态工作时的Buck电路在每个工作周期T内多了一个电感电流为零的保持阶段，另外两个阶段与CCM类似。令电感电流上升阶段的时间为TON，TON=D1T；电感电流下降阶段的时间为TOFF，TOFF=D2T。

　　在上升阶段，流过电感的电流以一定的斜率呈线性上升。当电感电流上升至大于负载所需电流时，输出电容将被充电，并存储相应的能量。电感电流在该阶段的增量为：

　　在电感电流下降阶段，流过电感的电流以一定的斜率呈线性下降。电感电流在该阶段的增量为：

　　与CCM模式类似，在DCM模式下，电感电流在充电阶段的电流增量也与续流阶段的电流下降量相等，因此可得：

　　当两个开关管均关断时。该段时间长度记为TFREE=(1-D1-D2)T。此时，电感电流保持为0。因此电感L两端电压为0，SW点电压被拉高到VOUT。负载R的电流完全由输出电容C提供：

　　当系统处于稳态时，每一时刻的状态应该与上一周期同等时刻相同，则电容电流Ic(t)在一个周期内的电流积分应该为0，以保持其两端电压VOUT不变。尽管在假设中，已经将VOUT视为恒定值，但在一个周期内，电容电压会随着充放电产生细微的变化，因此需要保证其电压的微小变化量△VOUT也为0：

　　电感：电感能够将电能转化为磁能而存储起来，由于电感电流不可突变从而维持整个开关周期电流的持续输出。较大的电感提供较低的峰值电流和较低的损耗，可以提高效率，还可以减小纹波【4】电流和纹波电压。较小的电感通常带来较低的效率，但是由于其电流有更快速变化的能力，在负载变化时可以提供更快速的响应。所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整，以达到最理想效果。

　　输入电容：输入电容可以保持输入电压的稳定，还可以对输入直流电中的交流/杂波成分进行滤波。电容耐压必须超过输入电压上限的瞬时峰值，并要有足够的余量。三种常用电容:

　　输出电容：作用是滤除开关纹波。电容耐压必须超过输出额定电压，并留有余量。

　　开关管：可选方案有MOSFET,IGBT,GTR,选择开关管工作频率时，最好选用工作频率大于20KHz，以避开音频噪声。工作频率提高可以减小L,C尺寸，但开关损耗增大，因此频率减小。占空比选择，为保证当输入电压发生波动时，输出电压能够稳定，占空比一般可选0.7左右（降压型DCDC）。

　　续流二极管：在DCDO电路中，这个二极管主要作用是在开关管关闭时，能与储能电感构成完整的电流回路，所以也叫续流二极管。续流二极管选型要注意耐压和耐流，其额定工作电流和反向耐压必须满足电路要求，并留一定的余量。该二极管必须具有大于输出电压的反向额定电压。其平均额定电流必须比所期望的最大负载电流大得多，才能耐受住功率电感的瞬时峰值大电流，而不被烧坏，(一般为最大输出负载电流的2倍)。此外，因为MOSFET工作于高频开关模式，所以还需要二极管具有从导通状态到非导通状态时，很快恢复。反应速度越快， DC/DC的效率越高。

　　电力电子器件：可直接用于处理电能的主电路（电气设备或电力系统中，直接承担电能变换或控制的电子器件）中，实现电能的变换或控制的电子器件。

　　伏秒平衡定律：在稳态工作的开关电源中电感两端的正伏秒值等于负伏秒值。伏秒数也称为伏秒积，即电感两端的电压V和开关动作时间T二者的乘积。任何稳定拓扑中的电感都是传递能量而不消耗能量，都会满足伏秒平衡原理。

　　NMOS：MOS晶体管有P型MOS管和N型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，由NMOS组成的电路就是NMOS集成电路，由PMOS管组成的电路就是PMOS集成电路，由NMOS和PMOS两种管子组成的互补MOS电路，即CMOS电路。

　　纹波：纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成分，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。