Buck变换器输出纹波电压及峰值电流

1．连续导电模式的输出纹波电压
CCM时的输出电压波形如图1所示，从图中可以看出t1~t2时间段，电容处于充电状态，电容电压从负的最大值过渡到正的最大值，其变化量ΔV_C为 由于输出电压Vo即为电容电压Vc，因此，CCM时的输出电压纹波峰-峰值V_PP,CCM为 由图1可知，在Toff期间有 由上面两式可得 所以 式中，f_C为输出滤波器的截止频率，且 上式表明，通过选择f_C，使f_C小于或等于开关频率f，就可以抑制输出电压的纹波。当变换器工作在CCM时，电压脉动与输出负载功率无关。对DCM也可进行类似的分析。 2．不连续导电模式的输出纹波电压
DCM时，Buck变换器的电感电流及输出电压波形如图2所示 DCM时，输出电压纹波为 可见，在DCM时，Buck变换器的输出纹波电压随负载电阻R_L的增加单调减小，随输入电压Vi的增加而单调增加。
3．Buck变换器的临界电感与动态范围 电感的选择应该使L_CB<L＜L_CC。
4．Buck变换器的最大电感电流分析
当Buck变换器工作在给定的输入电压和负载动态变化范围内时，流过电感的最大电流就等于在整个动态工作范围内的最大峰值电感电流。根据电感的取值，在整个动态工作范围内，变换器可能均工作在CCM或DCM；也有可能一部分区域工作在CCM，一部分区域工作在DCM。下面对不同工作情形下的最大峰值电感电流展开讨论。
变换器工作于CCM和DCM时，流过电感的峰值电流I_LP分别可表为 可见，无论变换器工作在CCM还是DCM，其电感峰值电流I_LP均随输入电压Vi的增加而增加，随负载电阻RL和电感L的减小而增加。
5．Buck变换器整个动态范围内的最大峰值电感电流
在设计Buck DC/DC开关变换器时，电感取值应满足L_CB<L＜L_CC，此时Buck变换器在整个动态工作范围内的最大电感电流就等于CCM时的最大峰值电感电流，且该最大值为 6．Buck变换器的最大输出纹波电压
当Buck变换器工作在给定的输入电压和负载动态变化范围内时，只要确保整个动态范围内的最大输出纹波电压V_PP,CCM小于期望的输出纹波电压，就能保证变换器在其整个动态范围内均满足输出纹波电压要求。
根据电感取值的不同，在整个动态工作范围内，Buck变换器存在四个不同的工作区域。通过分别对各工作区域的最大输出纹波电压进行分析得出，在设计Buck DC/DC开关变换器时，电感取值应满足大部分区域工作在CCM而小部分区域工作在DCM，且在整个工作范围内，Buck变换器的最大输出纹波电压就等于Buck变换器工作于CCM时的最大输出纹波电压，且该最大值为  
7．Buck变换器的特点及应用注意事项
Buck变换器没有隔离变压器，输入和输出之间不可能电气隔离，且只能实现降压变换。无论Buck变换器工作在哪一种模式，输入电流都不可能连续，总是脉动的，这使得Buck变换器在实际应用中受到限制。通常在电源输入和变换器的输入端之间应加上输入滤波器，以减小变换器的电流脉动对输入电源的影响。
在一定的输入功率下，如变换器工作在DCM时，输入电流的最大值很大，使得变换器的开关管和续流二极管必须承受较高的峰值电流，因此，在高功率应用中，应避免变换器工作在DCM。在给定的动态范围内设计变换器时，从减小峰值电感电流的角度考虑，电感取值应满足L_CB<L＜L_CC。
在选择Buck变换器的元器件时，要注意流过开关管和二极管的最大电流就是电感的最大峰值电流，而最高输入电压即为开关管和二极管承受的最大电压。