2. 电源基础

2.2 开关动作原理：导通与关断的“二重奏”

BUCK的工作过程，说白了就是开关管Q的“开”和“关”两个状态。咱们分开看。

2.2.1 开关导通阶段（Q ON，D OFF）

当Q导通时，输入电压V_IN直接加到电感L的左端。此时SW节点电压 ≈ V_IN。二极管D反偏截止。

电流路径：V_IN → Q → L → C → 负载 → GND。

电感两端电压：V_L = V_IN - V_OUT（忽略Q的导通压降）。

因为V_L > 0，电感电流线性上升。电感在“吃”能量，以磁场形式储存起来。

2.2.2 开关关断阶段（Q OFF，D ON）

当Q关断时，电感L左端的SW节点电压被二极管D钳位到 ≈ -0.7V（肖特基二极管约-0.3V）。

电流路径：GND → D → L → C → 负载 → GND。

电感两端电压：V_L = -V_OUT - V_D（V_D是二极管正向压降）。

因为V_L < 0，电感电流线性下降。电感在“吐”能量，把之前储存的磁场能释放给负载和电容。

我曾经遇到过一个案例：某款产品在低温下频繁重启。查了半天，发现是续流二极管选型不当，低温下正向压降变大，导致电感续流不足，输出电压跌落。换了颗低压降的肖特基，问题解决。所以二极管别随便选，尤其是低温环境。

2.3 电感的储能滤波作用：BUCK的“心脏”

电感在BUCK电路里扮演什么角色？我打个比方：它就像一个“能量缓冲池”。

Q导通时，池子进水（储能）；Q关断时，池子放水（释能）。只要这个池子够大（电感量够大），水流（电流）就能保持平稳。

电感的核心特性：

• 伏秒平衡：稳态下，电感两端电压在开关周期内的积分（伏秒积）必须为零。这是BUCK电路分析的基础。
• 电流纹波：电感电流不是平的，而是三角波。纹波大小由电感量、开关频率、输入输出电压共同决定。

电感电流纹波的计算公式：

ΔI_L = (V_IN - V_OUT) × D × T_SW / L

其中：

• ΔI_L：电感电流峰峰值纹波
• D：占空比
• T_SW：开关周期
• L：电感量

2.4 电容的储能滤波作用：BUCK的“稳压器”

电感负责“稳流”，电容负责“稳压”。

输出电容的主要作用有两个：

1. 滤除开关纹波：电感电流的交流分量（纹波）会流过电容，电容的ESR（等效串联电阻）和容量决定了输出电压纹波的大小。
2. 提供瞬态电流：当负载电流突然变化时，电容可以快速补充或吸收电流，维持输出电压稳定。

输出电压纹波的计算（忽略ESL）：

ΔV_OUT ≈ ΔI_L × ESR + ΔI_L / (8 × f_SW × C_OUT)

其中：

• ΔV_OUT：输出电压纹波
• ESR：输出电容的等效串联电阻
• f_SW：开关频率
• C_OUT：输出电容容量

你看，纹波由两部分组成：一部分是ESR上的压降（电阻性），一部分是电容充放电引起的电压变化（电容性）。

我刚开始做电源时，总以为电容越大纹波越小。后来发现，如果电容的ESR很大，容量再大也没用。有一次我用了两颗100μF的普通铝电解，纹波反而比用一颗10μF的MLCC还大。为什么？因为铝电解的ESR是MLCC的几十倍。所以，选电容不能只看容量，ESR才是关键。

2.5 连续导通模式（CCM）与断续导通模式（DCM）

根据电感电流是否在开关周期内降到零，BUCK电路分为两种工作模式：

嗯，这里要注意：大多数电源芯片都设计成在重载下工作在CCM，轻载下自动切换到DCM以提高效率。但如果你做的是对纹波敏感的电路（比如射频供电），最好强制让它工作在CCM，哪怕轻载效率低一点。