BUCK电路输出电容计算_输出电容和负载电流的关系-程序员宅基地

输出电容值的选择有三个考虑因素。输出电容决定了BUCK环路的极点、输出电压纹波以及调节器对负载电流阶跃的响应。输出电容需要根据这三个标准中最严格的标准来选择。
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图1 输出电压动态响应
负载电流向上阶跃时，输出电容需要提供增加的负载电流，直到变换器响应阶跃电流。对于从空载到满载的阶跃电流，变换器的响应会比较慢，一般需要两个或两个以上的开关周期才能让控制回路感应到输出电压的变化，并调整开关电流来响应更高的负载。所以输出电容必须能供给电流变化两个开关周期，以维持输出电压的稳定。由电容的伏安关系可有:
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电容电流的需要输出2个到3个周期，可得到下冲电压的最小电容选择公式:
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ΔIOUT是输出电流的变化量，FSW为开关频率，ΔVOUT是输出电压VOUT的允许变化量，一般应用场合为1%。
这个容量是不考虑电容的ESR值，对于一些低ESR值的陶瓷电容可以忽略自身的ESR参数，直接使用这个结果。但是对于一些高ESR值的铝电解电容、钽电解电容，需要将ESR参数考虑进去。
当负载电流的向下阶跃时，输出电容需要吸收电感多余的能量，直到变换器响应阶跃电流。对于从满载到空载的阶跃电流，变换器的响应同样也是很慢的，因此输出电压会有超调，输出电容必须吸收完这些多余的能量。
根据伏秒平衡，由电感与电容的伏安关系得到：
电容：在这里插入图片描述

电感：在这里插入图片描述

因为电容吸收电感的能量后两端的电压变化范围必须在VOUT的1%内，因此有：
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变换上式得到过冲电压的电容选择的最终计算公式:
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CCM模式下电感电流为三角波，如图3所示：
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图2 电感电流与输出电流波形
部分应用场合不需要动态负载，可根据能量守恒定理计算输出电容，以图3波形为例。由于输出电压的纹波需要满足一定值，所以在电感电流大于输出电流时会导致输出电容上的电压上升，直到电感电流下降到与负载电流相等时，电容电压才结束上升。所以会有：
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要满足输出电压纹波的要求，有VOUT(ripple)>ΔUC，得到输出电容与输出电压纹波的关系式:
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其对应最大的输出电容ESR值为:
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如果选用的电容是高ESR的电容，在计算时还需要将输出电容的ESR值考虑进去，即
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对于部分电容还会有很高的ESL，这时候也需要计算进去。虽然ESR、ESL上的电压与理想电容上的电压存在相位差，但是计算时，为保证系统的鲁棒性，所以会将三个电压叠加，计算最坏情况。

本文链接：https://blog.csdn.net/qq_44406425/article/details/124046862

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