第1章 BUCK拓扑基础：理解工作原理、伏秒平衡与模式区别
做环路补偿，第一步不是调参数，而是先把BUCK拓扑吃透。我见过太多工程师一上来就调PID，结果连电感电流是连续还是断续都没搞清楚——那补偿网络怎么可能算得准？
这一章，咱们把BUCK的底子打牢。你理解了电感伏秒平衡，理解了CCM和DCM的本质区别，后面调环路才有方向感。
1.1 BUCK电路的基本工作原理
BUCK电路说白了就是一个高速开关，配合电感和电容，把高的输入电压斩成低的输出电压。核心就三个元件：开关管（Q1）、续流二极管（D1）、储能电感（L）。
核心公式（稳态时）：
VOUT = D × VIN（CCM模式下）
其中 D = tON / TSW，即占空比。
为什么会这样？你想想看，开关管导通时，电感两端电压是 VIN - VOUT，电流线性上升；开关管关断时，电感通过二极管续流，两端电压是 -VOUT，电流线性下降。稳态时，电感电流在一个周期内必须回到起点——这就是伏秒平衡。
1.2 电感伏秒平衡——BUCK的灵魂
我个人习惯把伏秒平衡当作BUCK的“能量守恒定律”。电感不消耗能量，它只是储存和释放磁能。一个周期内，电感两端电压对时间的积分必须为零。
数学表达很简单：
V_ON × t_ON + V_OFF × t_OFF = 0
CCM下：
(V_IN - V_OUT) × D × T_SW + (-V_OUT) × (1-D) × T_SW = 0
→ V_OUT = D × V_IN我在项目中遇到过一件事：有个同事调了一整天，输出电压就是稳不住。我过去一看，他用的电感饱和电流选小了，大负载时电感直接饱和，伏秒平衡被打破，输出电压掉得一塌糊涂。嗯，这里要注意——电感选型时，饱和电流至少要留20%的余量。
实战小技巧：
用示波器测电感开关节点（SW对GND）的波形，看占空比是否等于 VOUT/VIN。如果偏差超过5%，先检查电感是否饱和，再检查环路是否稳定。
1.3 CCM与DCM模式——区别在哪？
BUCK有两种工作模式：连续导通模式（CCM）和断续导通模式（DCM）。区别就在于电感电流会不会降到零。
| 对比项 | CCM | DCM |
|---|---|---|
| 电感电流 | 始终大于0 | 每个周期会降到0 |
| 占空比与VOUT关系 | VOUT = D × VIN | VOUT 与负载、电感值、开关频率都有关 |
| 输出纹波 | 较小 | 较大（因为电流不连续） |
| 环路特性 | 单极点系统，补偿相对简单 | 右半平面零点影响小，但增益随负载变化大 |
| 轻载效率 | 较低（开关损耗占比大） | 较高（开关频率可降低或跳脉冲） |
我曾经在一个低功耗IoT项目里吃过亏：轻载时BUCK自动进入DCM，我没注意，直接用CCM的补偿参数，结果环路振荡得一塌糊涂。后来才意识到——DCM下的小信号模型和CCM完全不同，补偿网络必须重新算。
避坑指南：
如果你设计的电源需要在轻载和重载之间切换（比如待机→全速运行），一定要确认BUCK是否会在CCM和DCM之间跳变。如果会，建议用Type III补偿，或者强制工作在CCM（加预负载）。
1.4 知识体系总览
下面这张图把本章的核心逻辑串起来了。你对照着看，心里就有谱了。
1.5 模式边界——临界电感
什么时候进入DCM？当负载电流小于临界电流时。临界电流 ICRIT 的计算公式：
I_CRIT = (V_OUT × (1 - D)) / (2 × L × f_SW)举个例子：VIN = 12V，VOUT = 3.3V，fSW = 500kHz，L = 10μH。
D = 3.3 / 12 = 0.275
I_CRIT = (3.3 × (1 - 0.275)) / (2 × 10×10⁻⁶ × 500×10³)
= 2.3925 / 10
= 0.239A也就是说，当负载电流低于239mA时，BUCK就会进入DCM。我建议你把这个值算出来，写在原理图旁边——调试时一眼就能判断当前模式。
我的习惯：
在原理图上标注每个BUCK的临界电流值。调试时用电流探头看电感电流波形，确认模式是否和预期一致。不一致？先查电感值是否偏大或偏小，再查负载是否在跳变。
1.6 本章小结
这一章我们干了三件事：
- 理解了BUCK工作原理——开关管、电感、电容的配合，本质是能量转移。
- 吃透了伏秒平衡——这是BUCK的根基，所有公式都从这里来。
- 分清了CCM和DCM——模式不同，环路特性天差地别，补偿策略必须跟着变。