buck的案例
干貨 | buck穩壓器如何降低電磁干擾和節省電路板空間
以高效及良好的熱性能著稱的buck穩壓器，通常不被視為降低電磁干擾候選項。幸運的是，您有多種選擇來降低此類穩壓器產生的EMI。幸運的是，仍然有多種措施用以減少這類穩壓器所帶來的電磁干擾。圖1為buck穩壓器的示意圖。
圖1. Buck穩壓器示意圖
電路板布局注意事項
當設計必須符合EMI要求時，除了選擇適當的無源元件值以確保功能設計之外，電路板布局應該是進行設計時需要考慮的首要因素。有兩個buck穩壓器電路板布局通用規則可將電磁干擾降至最低：
使輸入電容器和自舉電容器盡可能地靠近集成電路的VIN和GND引腳，以最大限度地減少高瞬態電流 (di/dt) 環路面積；
通過最小化開關節點的面積來最小化高瞬態電壓 (dv/dt) 節點的表面積。
集成輸入電容器
在EMI要求限制之下進行開關穩壓器的設計時，減小高瞬態電流環路的面積非常重要。在buck穩壓器中，需要從EMI的角度考慮輸入電壓對地環路。buck穩壓器通過開啟和關閉與電源的開關器件將較高的直流電壓降為較低的電壓，從而在高壓側產生MOSFET電流，如圖 2 所示。
圖2. Buck穩壓器作用下的輸入電流變化
MOSFET快速開啟和關閉，產生由輸入電容器提供的非常尖銳且幾乎不連續的電流。諸如TI的3-A LMQ66430-Q1和6-A LMQ61460-Q1 36V buck穩壓器，在封裝內集成高頻輸入電容器，從而實現了輸入電流環路面積的最小化。減小輸入電流回路面積會導致輸入端的寄生電感更小，從而減少電磁能量的輸出。
展開 怎么選擇DCDC BUCK降壓型開關電源的電感？
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當今的消費電子產品越來越趨向于小型化、集成化，功能也越來越多，對于續航的要求自然越來越嚴格，BUCK電源以其高效率的優點是其必然的選擇。
在設計BUCK電路時，如何選擇電感是一個值得深入思考的問題。雖然IC商會有電感選型推薦，但在滿足性能需求的基礎上選擇最合適的電感，是一個硬件工程師的基本素養，否則硬件工程師就會變成抄圖工程師。
下面介紹如何選擇DCDC BUCK降壓電源的功率電感。
后臺回復：BUCK仿真文件 可以得到仿真源文件
在選擇電感之前，我們首先要知道BUCK電路的基本原理，以及電感的基本參數，一定要先看完之前的文章再回過頭來看這篇文章：
《DCDC BUCK降壓電路詳細原理》
了解完BUCK基本原理以及電感的4大參數，我們就可以回過頭來分析電感選型的過程了。
選型的分析是根據下面的公式，公式的推導過程非常簡單，
a是電流紋波系數，或者紋波率。
上面的公式稍微變形就可以得到下面的公式
舉個“栗子”：
假定BUCK的輸入是10V輸出是5V，負載是2A的電流需求，開關頻率在2Khz，那么求電感值及其Isat參數。
電感值
負載電路是2A，紋波系數a按30%來看則，I=2*0.3=0.6A
電感值通常要留一定余量比如20%-30%，我們暫取20%，則電感選取2.4mH，實際比較接近的電感值為4.7mH。
為了理解電感值對電流紋波的影響，我們分別對比下2.2mH和4.7mH時電流紋波的大小,見下圖。
展開 干貨｜BUCK電路工作原理解析
一、Buck電路原理圖
Buck電路，又稱降壓電路，其基本特征是DC-DC轉換電路，輸出電壓低于輸入電壓。輸入電流為脈動的，輸出電流為連續的。
二、Buck電路工作原理
1、基本工作原理分析
當開關管Q1驅動為高電平時，開關管導通，儲能電感L1被充磁，流經電感的電流線性增加，同時給電容C1充電，給負載R1提供能量。等效電路如圖二
當開關管Q1驅動為低電平時，開關管關斷，儲能電感L1通過續流二極管放電，電感電流線性減少，輸出電壓靠輸出濾波電容C1放電以及減小的電感電流維持，等效電路如圖三
三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM
1、CCM (ContinuousConduction Mode),連續導通模式：在一個開關周期內，電感電流從不會到0。或者說電感從不“復位”，意味著在開關周期內電感磁通從不回到0，功率管閉合時，線圈中還有電流流過。
2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非連續導通模式：在開關周期內，電感電流總會會到0，意味著電感被適當地“復位”，即功率開關閉合時，電感電流為零。
3、BCM（Boundary Conduction Mode），邊界或邊界線導通模式：控制器監控電感電流，一旦檢測到電流等于0，功率開關立即閉合。控制器總是等電感電流“復位”來激活開關。如果電感值電流高，而截至斜坡相當平，則開關周期延長，因此，BCM變化器是可變頻率系統。BCM變換器可以稱為臨界導通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。
展開 Buck拓撲起源之電感（二）
分析BUCK電路中最神秘且重要的靈魂器件---電感
如圖七示，俗話說：理解了電感的工作原理就理解了80%的BUCK電路，可見電感在BUCK電路中是多么重要，自感電動勢的大小與電流變化率是成正比的，di/dt為單位時間內電流的變化率，電流從無到有與從有到無的瞬間變化率都是非常大的，在電路正常情況下電感的自感電動勢感應出的電壓是不會超過Vbus電壓的，而且最大感應電流也是與實際電流方向相反的一個電流，用來阻止電流的變化。
（▲圖七）
（▲圖八）
當開關為ON時，開關閉合瞬間電感上的電流從零到有，會產生一個極大的di/dt，而這個極大的di/dt會在電源兩端感應出一個接近Vbus的感應電壓進而產生感應電流感應電流方向與輸出電流方向相反，用來阻礙電流增大，隨著時間推移，電感上的電流在緩慢的上升，電感電流的變化率di/dt在逐步減小，而電感兩端的感應電動勢也在逐步降低，且有電阻與電感分壓可知隨著電感電流的增大，電阻兩端電壓逐漸接近電源電壓，電感兩端壓降逐漸降低直到為零電感進入飽和狀態。
電感上電流上升下降波形示意圖如圖九示，當R=0Ω時來看一這個電路的等效電路如圖八示，當開關閉合后，在電感上會感應出一個上正下負的感應電動勢，忽略開關上的壓降，感應電壓等于Vbus一直不變，由電感電壓公式U=L*di/dt，di/dt是一個固定的數值，也就是說電流上升斜率不變，電感的電流以相同的斜率遞增，用來維持感應電壓等于外部輸入電壓Vbus.
（▲圖九）
也可以從公式角度進行分析：
di/dt::是電流斜率，Vin=Vbus電壓，輸入電壓不會改變，電感L的值也不會改變，所以當R=0時，電感電流斜率不變，那電感兩端電流的公式為：di/dt=VL/L ,VL:感應電壓，L:電感量。
展開 
BUCK電路原理及PCB布局與布線注意事項
Buck架構：
當開關閉合的時候：
當開關斷開的時候：
根據伏秒平衡定理可得：
（Vin-Vout）*DT=Vout(1-D)T===>Vin/Vout=D<1
在實際DCDC應用中：
當Q1閉合的時候，在圖1-a中，紅線示出了當開關元件Q1導通時轉換器中的主電流流動。CBYPASS是高頻的去耦電容器，CIN是電容器大電容。在開關元件Q1導通的情況下，電流波形的大部分陡峭部分由CBYPASS提供，然后由CIN提供。
在圖1-b中，紅線示出了當開關元件Q1斷開時的電流流動的狀態。續流二極管D1導通，存儲在電感器L中的能量釋放到輸出側。對于降壓轉換器拓撲，由于電感插入輸出串聯輸出電容電流平穩。
在圖1-c中，每當開關元件Q1從OFF變為ON時，該紅線中的電流劇烈變化，反之亦然。這些急劇的變化引起幾個諧波波形。這種系統差異需要在PCB期間得到最大的注意
PCB布局需要注意一下幾點：
1.將輸入電容器和續流二極管置于與IC端子相同的PCB表面層上，并盡可能靠近IC。
2.如果需要，包括熱通孔，以改善散熱。
3.將電感靠近IC，不需要像輸入電容那么近。這是為了最小化來自開關的輻射噪聲節點和不擴大銅面積超過需要。
4.將輸出電容靠近電感。
5.保持返回路徑的布線遠離噪聲引起的區域，例如電感器和二極管。
對于buck電路來說：
首先先講輸入濾波電容及旁路電容：建議采用10UF+0.1uF,當輸出負載為Io小于1A的時候，可以選擇一個較小的電容放在CIN端，關于Cbypass的布線強烈建議縮短布線甚至1mm，但是即使Cbypass距離IC很近，但是在降壓轉換的時候也會產生幾百MHZ的高頻被加載在CIN的地上，因此CIN和CO的接地彼此必須分開至少1cm到2cm。
展開 電源模塊可以并聯使用嗎？！
我們以1.8V BUCK電源來具體分析下雙電源供電的拓撲結構。
下圖中，R1=R2=0Ω，為了防止反灌，兩個buck輸入均接入了二極管，并且sense在二極管后面，來抵消二極管導通電壓的影響，保證A點的電壓為1.8V，而實際上BUCK輸出端是高于1.8V的。
由于器件彼此之間的差異，BUCK1和BUCK2的輸出到達A點時是不可能完全相等的，假設BUCK1到達A點的電壓高于BUCK2，BUCK2 sense發現電壓高于設定值，則減小自己的輸出，最終只有BUCK1處于輸出狀態。
俗稱：旱的旱死，澇的澇死
或者：一核有難八核圍觀
可以改變R1R2的阻值，在其上產生分壓，來抵消兩個BUCK輸出電壓的差異，使得兩個buck都工作。
但是在實際項目應用中，我還是不建議直接并聯使用，最好選擇支持放電均衡的電源模塊并聯，對于大部分通用電源，還是單用最好。
---The end---
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展開 干貨｜關于整流濾波電路，看這一篇就夠了
Buck/Boost變換器
也稱升降壓式變換器，是一種輸出電壓既可低于也可高于輸入電壓的單管不隔離直流變換器，但其輸出電壓的極性與輸入電壓相反。Buck/Boost變換器可看做是Buck變換器和Boost變換器串聯而成，合并了開關管。
Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式，開關管Q也為PWM控制方式。
【經驗分享】開關電源，設計電路時該如何選型元器件？
Buck電路分析
Buck變換器是一種降壓式非隔離開關電源，當開關管導通時，輸入電源通過電感給輸出供電，同時電感存儲能量；當開關管關斷時，電感通過續流二極管給輸出供電；如此反復即可維持輸出產生一個恒定的電壓。其Buck電路拓撲結構以及電路分析計算見圖1所示。
圖1 Buck電路分析
Boost電路分析
Boost變換器是一種降壓式非隔離開關電源，當開關管導通時，輸入電源通過電感給電感充電，電感存儲能量；當開關管關斷時，輸入電源和電感能量通過續流二極管給輸出供電；如此反復即可維持輸出產生一個恒定的電壓。其Boost電路拓撲結構以及電路分析計算見圖2所示。
圖2 Boost電路分析
Buck-Boost電路分析
Buck-Boost變換器是一種升降壓式非隔離開關電源，當開關管導通時，輸入電源通過電感給電感充電，電感存儲能量；當開關管關斷時，電感能量通過續流二極管給輸出供電；如此反復即可維持輸出產生一個恒定的負電壓。其Buck-Boost電路拓撲結構以及電路分析計算見圖3所示。
展開 【工程欣賞】波紋鋼結構餐廳
完整項目信息
項目名稱：opasly tom restaurant
項目位置：波蘭華沙
項目類型：餐飲空間/當代餐廳
完成時間：2018
項目面積：260平方米
設計公司：BUCK.STUDIO
攝影：PION Studio
干貨｜設計一個電源，該如何考慮選擇拓撲？
圖1：各種隔離拓撲應用電壓范
02
輸入和輸出
如果輸出與輸入共地，則可以采用非隔離的Buck，Boost共地變換器。這些電路結構簡單，元器件少。如果輸入電壓很高，從安全考慮，一般輸出需要與輸入隔離。
在選擇拓撲之前，你首先應當知道輸入電壓變化范圍內，輸出電壓是高于還是低于輸入電壓？例如，Buck變換器僅可用于輸出電壓低于輸入電壓的場合，所以，輸出電壓應當在任何時候都應當低于輸入電壓。如果你要求輸入24V，輸出15V，就可以采用Buck拓撲；但是輸入24V是從8V～80V，你就不能使用Buck變換器，因為Buck變換器不能將8V變換成15V。如果輸出電壓始終高于輸入電壓，就得采用Boost拓撲。
如果輸出電壓與輸入電壓比太大（或太小）是有限制的，例如輸入400V，要求輸出48V還是采用Buck變換器，則電壓比太大，雖然輸出電壓始終低于輸入電壓，但這樣大的電壓比，盡管沒有超出控制芯片的最小占空比范圍，但是，限制了開關頻率。而且功率器件峰值電流大，功率器件選擇困難。如果采用具有隔離的拓撲，可以通過匝比調節合適的占空比。達到較好的性能價格比。
03
開關頻率和占空比的實際限制
1、開關頻率
在設計變換器時，首先要選擇開關頻率。提高頻率的主要目的是減少電源的體積和重量。
展開 這芯片燙手，問題出在哪里？
吸取教訓后，不得不采用BUCK電路降壓，該電路作為模塊使用多年，穩定可靠：
圖3：開關電源降壓12V轉5V（BUCK電路）
BUCK電路的開關電源特點：η × 輸入功率 = 輸出功率，η × 12V × Ix = 5V × Iy
η為轉換效率，計算得出 Ix ≈ 50mA。
圖4：BUCK芯片效率
總結：線性電源輸入輸出的壓差大，要注意是否會導致芯片過熱，加速芯片老化，埋下質量隱患。設計人員一定要嚴謹，做到精益求精。
來源：網絡
收藏｜常見開關電源優缺點對比
常見的拓撲結構，包括Buck降壓、Boost升壓、Buck-Boost降壓-升壓、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward雙晶體管正激等。
常見的基本拓撲結構
一、基本的脈沖寬度調制波形
這些拓撲結構都與開關式電路有關。基本的脈沖寬度調制波形定義如下：
二、常見的基本拓撲結構
1、Buck降壓
把輸入降至一個較低的電壓。
可能是最簡單的電路。
電感/電容濾波器濾平開關后的方波。
輸出總是小于或等于輸入。
輸入電流不連續(斬波)。
輸出電流平滑。
2、Boost升壓
把輸入升至一個較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關和二極管。
輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)。
輸入電流平滑。
輸出電流不連續(斬波)。
3、Buck-Boost降壓-升壓
電感、開關和二極管的另一種安排方法。
結合了降壓和升壓電路的缺點。
輸入電流不連續(斬波)。
輸出電流也不連續(斬波)。
輸出總是與輸入反向(注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入。
“反激”變換器實際是降壓-升壓電路隔離(變壓器耦合)形式。
4、Flyback反激
如降壓-升壓電路一樣工作，但是電感有兩個繞組，而且同時作為變壓器和電感。
輸出可以為正或為負，由線圈和二極管的極性決定。
輸出電壓可以大于或小于輸入電壓，由變壓器的匝數比決定。
這是隔離拓撲結構中最簡單的。
增加次級繞組和電路可以得到多個輸出。
展開 收藏｜常見開關電源優缺點對比
常見的拓撲結構，包括Buck降壓、Boost升壓、Buck-Boost降壓-升壓、Flyback反激、Forward正激、Two-Transistor Forward雙晶體管正激等。
常見的基本拓撲結構
一、基本的脈沖寬度調制波形
這些拓撲結構都與開關式電路有關。
基本的脈沖寬度調制波形定義如下：
二、常見的基本拓撲結構
1、Buck降壓
把輸入降至一個較低的電壓。
可能是最簡單的電路。
電感/電容濾波器濾平開關后的方波。
輸出總是小于或等于輸入。
輸入電流不連續(斬波)。
輸出電流平滑。
2、Boost升壓
把輸入升至一個較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關和二極管。
輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)。
輸入電流平滑。
輸出電流不連續(斬波)。
3、Buck-Boost降壓-升壓
電感、開關和二極管的另一種安排方法。
結合了降壓和升壓電路的缺點。
輸入電流不連續(斬波)。
輸出電流也不連續(斬波)。
輸出總是與輸入反向(注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入。
展開 MLCC電容嘯叫！？怎么讓它閉嘴！
無論是筆記本電腦還是手機，對電源的要求越來越高，通常在電源網絡上并聯大量的MLCC電容，如BUCK、BOOST架構的電源，當設計異常或者負載工作模式異常時，就很容易產生“嘯叫”。
在筆記本電腦中，當電腦處于休眠狀態，或者啟動攝像頭時，容易產生嘯叫。
在手機中，最典型的一個案例是GSM所用的PA電源，此電源線上的特點是功率波動大、波動頻率為典型的217Hz，落入人耳聽覺范圍內(20Hz~20Khz)，當GSM通話時，用專用聽診器聽此電源線上的電容，很容易聽到“滋滋”嘯叫音。
如何抑制？
1. BUCK電源通常有PWM和PFM兩種工作模式。PWM工作模式時紋波小，用在負載功耗比較高的條件下，為了避免BUCK在PWM工作模式時，給電容充電的開關頻率進入人耳范圍內引起嘯叫，有的電源的開關頻率會刻意避開20hz~20Khz這個開關頻率。
2. 當電源處于輕載模式時，會間歇性的工作，間歇性輸出幾個脈沖，這個間歇性脈沖的頻率，也有可能被人耳聽到。所以也要從電源或者負載的角度，來優化PFM工作時間歇性脈沖的工作頻率，避免嘯叫。
3. 另一個是隱含的一個狀態，在項目初期，系統往往不穩定，負載在正常和低功耗模式之間反復切換，電源也容易在PWM和PFM兩個模式之間反復切換，這個切換的時隙，這也可能引起嘯叫，需要軟件優化系統的穩定性，避免負載工作模式異常切換來避免嘯叫。
4. BUCK電感的飽和電流選取不合適時，有可能使得輸出電流增加，會誤觸發電源進入過流保護，電源在正常工作模式和過流保護模式之間反復切換，有稱打嗝模式，也有一定可能性引起嘯叫，電感選取一定要合適。
5. 開關電源本身紋波就大，多相開關電源具有紋波小、電流大的優點，通過交錯相位，可以有效減小電源的紋波進而抑制嘯叫。
6.
展開 【趣文分享】常見開關電源優缺點對比
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常見的基本拓撲結構
一、基本的脈沖寬度調制波形
這些拓撲結構都與開關式電路有關。
基本的脈沖寬度調制波形定義如下：
二、常見的基本拓撲結構
1、Buck降壓
把輸入降至一個較低的電壓。
可能是最簡單的電路。
電感/電容濾波器濾平開關后的方波。
輸出總是小于或等于輸入。
輸入電流不連續(斬波)。
輸出電流平滑。
2、Boost升壓
把輸入升至一個較高的電壓。
與降壓一樣，但重新安排了電感、開關和二極管。
輸出總是比大于或等于輸入(忽略二極管的正向壓降)。
輸入電流平滑。
輸出電流不連續(斬波)。
3、Buck-Boost降壓-升壓
電感、開關和二極管的另一種安排方法。
結合了降壓和升壓電路的缺點。
輸入電流不連續(斬波)。
輸出電流也不連續(斬波)。
輸出總是與輸入反向(注意電容的極性)，但是幅度可以小于或大于輸入。
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