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降压DC-DC设计公式详解

降压DC-DC设计公式详解
📅 发布时间:2026/7/27 23:07:30

目录

一、芯片基础核心参数前置(计算基准)

二、输出电压分压电阻计算(FB 分压网络)

1. 公式原始推导

2. 分压电阻选型变形公式

3. 计算示例(5V 输出)

4. 补偿电容 Cff 选型

三、电感 L 参数完整推导(核心功率器件)

1. Buck 电感伏秒平衡基础原理

2. 电感纹波电流 ΔIL 定义

3. 电感值计算公式推导

4. 电感峰值电流计算(饱和电流选型依据)

5. 电感选型补充规则

四、输入 / 输出电容选型计算逻辑

1. 输入电容 CIN

2. 输出电容 COUT

(1)输出纹波电压推导

(2)选型约束

五、自举电容 CBS 参数说明(无复杂公式)

六、保护与时序相关参数(无外围计算,仅设计参考)

七、全套计算流程总结(工程设计步骤)


一、芯片基础核心参数前置(计算基准)

RY9122 为ECOT 恒定导通时间同步降压 Buck,核心固定参数:

二、输出电压分压电阻计算(FB 分压网络)

1. 公式原始推导

2. 分压电阻选型变形公式

3. 计算示例(5V 输出)

4. 补偿电容 Cff 选型

FB 两端并联 Cff(10~22pF),用于相位补偿、抑制高频纹波,无计算公式,固定取值区间。

三、电感 L 参数完整推导(核心功率器件)

1. Buck 电感伏秒平衡基础原理

稳态开关周期内,电感充电伏秒积 = 放电伏秒积:

2. 电感纹波电流 ΔIL 定义

行业通用设计标准:电感纹波电流取最大负载电流的 30%,即:

3. 电感值计算公式推导

4. 电感峰值电流计算(饱和电流选型依据)

5. 电感选型补充规则

四、输入 / 输出电容选型计算逻辑

1. 输入电容 CIN

作用:滤除开关管高频尖峰电流,抑制输入母线纹波。

2. 输出电容 COUT

(1)输出纹波电压推导

输出纹波由两部分组成:电容充放电纹波 + ESR 纹波 1)电容充放电纹波:

(2)选型约束
  1. 材质优先 X5R/X7R 陶瓷,禁止 Z5U/Y5V(高温容量衰减>50%);
  2. 容值范围:22~68μF,负载越大、输入压差越大,取上限 68μF;
  3. 钽电容不推荐:ESR 高、低温 ESR 翻倍、成本更高。

五、自举电容 CBS 参数说明(无复杂公式)

BS 引脚与 SW 之间必须串联自举电容 CBS,用于上管驱动浮地电源:

  • 标准取值:0.1μF 陶瓷电容;
  • 原理:上管导通时,VIN 经内部二极管对 CBS 充电,提供高端 MOS 栅极驱动电压,仅需固定容值匹配 500kHz 开关频率,无计算方程。

六、保护与时序相关参数(无外围计算,仅设计参考)

  1. 软启动时间:内部固定 1.2ms,无需外部 SS 电容;
  2. 打嗝短路保护:输出短路触发逐周期限流,FB 低于基准 75% 进入 hiccup 间歇重启;
  3. 热关断:160℃关断,20℃滞回降温恢复;
  4. EN 使能阈值:上升 1.2V 开启,下降 1V 关断,可直接接 VIN 恒开启,或 MCU 控制开关。

七、全套计算流程总结(工程设计步骤)

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