分立器件搭建BUCK电源原理图实战（一）-凡亿课堂

分立器件搭建BUCK电源原理图实战一

在绘制原理图之前我们先看一下BUCK的拓扑电路，如图一示,现在大家对BUCK的拓扑电路想必都不陌生了，那我们接下来就开始使用分立器件搭建低压BUCK电路，分析电路中参数的使用和选择，以及电路中出现问题该怎么解决，最终制板调试

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图一

电源要求：

1、输入DC30V，输出DC12V

2、输出电流500mA

3、开关频率20K

根据已知参数计算一下Buck拓扑中器件参数先把Buck拓扑中的器件定下来，

计算占空比D：

D=Vo/Vin=12V/30V=0.4

计算电感量：

L=Vo*(1-D)/Io*f*γ

L= 12V*(1-0.4)/0.5A*0.4*20*10³Hz

L=(7.2/4000) H

L=0.0018H

L=1.8mH

电感额定电流：

IL=1.2*Io=1.2*0.5=0.6A=600mA

电感实际参数选择：1.8mH/600mA，当然价格合适电流值可以适当高点，但是不能低于600mA，通过查找需求信息确认电感型号：AIAP-03-182K 1800uH/640mA符合我们的设计要求，那我们就把电感确定下来了，电感参数如图二示

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图二

下面看一下续流二极管怎么确定，首先考虑二极管的反相耐压问题，最大反相耐压是续流期间Vin+0.7V,我们的Vin是30V那二极管最低耐压30.7V留1.5倍余量，取50V耐压，那耐流呢？是不是续流期间耐得住电感上最大电流，那电感续流期间最大电流就是600mA,我们放点余量取2A的，最终二极管型号为ES1D/SMA快恢复二极管，输出电容我们现在先选择220uF/50V电解电容与104电容组合，最终实际调试过程中根据电源输出纹波进行调整，负载电阻的选择，因为我们BUCK开关电源输出理论上是12V/600mA，那我们需要给后面接一个负载电阻，允许负载电阻上流过100mA电流可以吧，那Rz=120R,负载上功率Pr=U*Ir=12V*100mA=1.2W,选择120R/6W的插件电阻

之前我们说过要在后面介绍开关的选择，那我们现在开始介绍BUCK电路开关的选取，首先我们知道电子开关有三极管、MOSFET、IGBT，那具体该选择哪一个作为开关器件呢?

三极管作为流控流型器件，本身需要消耗电流才能维持Ic稳定，在电流很大时自身消耗能量会降低开关电源的效率，所以我们不选择三极管，而IGBT是大电流的管子，价格也很高，一般用在汽车行业居多，我们设计这个分立器件BUCK需要严格控制成本，所以也不考虑IGBT，剩下MOSFET来看一下，MOSFET属于压控压型的管子，只在给GS充电的时候消耗能量，导通后本身不需要消耗能量(MOSFET自身内阻消耗的能量在总能量面前可以忽略不计)，而且MOSFET管也可以做几A的开关，所以MOSFET是我们最好的选择

那确定使用MOSFET后，具体是使用Pmos还是Nmos呢？对于低压BUCK来说其实Pmos管或者Nmos管都可以使用，只是控制的方法不同，但是对于高压BUCK来说还是选择Nmos管，一是Nmos管种类齐全，出货量大，价格低。二是Nmos管耐高压的管子很多，Pmos管耐高压的很少，那相比较之下使用Nmos管更合适那我们开看一下MOS管的参数选择，首先耐压要高于30V，要能耐得住600mA的电流，Rdson要适当小，Rdson越小价格越高这里我们要折中选择，其次要考虑MOS管的导通阈值电压Vgs,这个电压值不能太低，不然容易误导通，我们这里选择4V5的导通阈值，其次是封装问题需要保证耐得住实际功率并发热量在允许范围之内

通过查找需求信息确认Nmos管型号：SI2308A/SOT23，此款MOS管耐压60V,最大电流2A，Rdson=160mΩ，Pd=1.25W,Vgs=3V,当Nmos管流过600mA电流时P=I*I*Rdson=0.6*0.6*0.16Ω=57.6mW,完全在Pd范围之内如图三示

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