如何着手电源设计

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将从不同方面深入介绍降压、升压和降压-升压拓扑结构。

降压转换器

图1是非同步降压转换器的原理图。降压转换器将其输入电压降低为较低的输出电压。当开关Q1导通时，能量转移到输出端。

图1：非同步降压转换器原理图

公式1计算占空比：

公式2计算最大金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）应力：

公式3给出了最大二极管应力：

其中Vin是输入电压，Vout是输出电压，Vf是二极管正向电压。

与线性稳压器或低压差稳压器（LDO）相比，输入电压和输出电压之间的差异越大，降压转换器的效率就越高。

尽管降压转换器在输入端具有脉冲电流，但由于的电感 - 电容（LC）滤波器位于转换器的输出端，输出电流是连续的。结果，与输出端的纹波相比，反射到输入端的电压纹波将会更大。

对于占空比小且输出电流大于3A的降压转换器，建议使用同步整流器。如果您的电源需要大于30A的输出电流，建议使用多相或交错功率级，因为这样可以最大限度地减少组件的应力，在多个功率级之间分散产生的热量，并减少转换器输入端的反射纹波。

使用N-FET时会造成占空比受限，因为自举电容需要在每个开关循环进行再充电。在这种情况下，最大占空比在95-99％的范围内。

降压转换器通常具有良好的动态特性，因为它们为正向拓扑结构。可实现的带宽取决于误差放大器的质量和所选择的开关频率。

图2至图7显示了非同步降压转换器中FET、二极管和电感器在连续导通模式（CCM）下的电压和电流波形。