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Buck电路工作原理 电源闭合时电压会快速增加，当断开时电压会快速减小，如果开关速度足够快的话，是不是就能把负载，控制在想要的电压值以内呢? 假设12V降压到5V，也就意味着，MOS管开关需要42%时间导通，58%时间断开。 当42%时间MOS管导通时，电感被充磁储能，同时对电容进行充电，给负载提供电量。 当58%时间MOS管断开时，由于电感上的电流不能突变，电路通过电感的电流及电容为负载供电，从而将负载端的电压维持在5V。 Buck电路的器件选型 Buck电路主要由以下部分组成： 控制器芯片 功率MOS管 功率电感 输入/输出滤波电容 控制器芯片的选型 根据实际应用场景，控制器首先要满足开关电源电路的各项技术参数，其次要满足电路的工作环境要求，最后要在成本控制范围内选择适合的电源方案。 模拟控制器还是数字控制器： 数字控制器外围电路简单，在线调试更容易，并可以根据应用灵活配置。 单相还是多相： 根据输出电流大小来选择相数。相数不够则无法满足电流需求，相数过多则成本增加。输出电流30A以下，选择单相控制器即可;超过30A则增加至2相，以此类推，一般保持每相电流在15A~30A(取决于功率器件的能力)这个范围是比较合理的。 输入与输出电压范围： 根据实际使用场景，选择输入与输出电压合适的控制器芯片，保证输入电压在控制可承受范围内，保证输出电压大小与精度符合电路设计要求。 通信协议： 对于数字控制器而言，要考虑控制器芯片支持哪些通信协议，满足主控芯片对于通信接口的分配。 功率MOS管的选型 Vds耐压： 保证实际MOS管工作时DS两端压差小于Vds耐压，避免MOS管被击穿。考虑到电路实际工作时MOS管DS两端的波形会有振铃，Vds耐压一般选择比输入电压高10V以上，例如输入20V，选择Vds耐压为30V的MOS。 Id电流： 保证输出峰值电流不超过Id，可通过MOS管的SOA曲线来判断。MOS规格书标明的Id电流是基于Rdson和最大功率Pd计算得来的，没有考虑开关损耗，因此不能直接跟MOS的Irms进行比较，需要计算MOS整体的损耗来确定选型。 Rdson和Qg： 50%)，上管的导通损耗也不容忽视，需要Qg和Rdson两个参数都小。另外还可以通过降低MOS管的开关频率或者将MOS管并联来降低开关损耗。 功率电感的选型 感值： 电感的感值可使用以下公式计算得出，其中r是电流纹波率，一般选择0.3~0.5左右： 电感值会影响输出电源纹波和动态响应，实际应用时需要根据实际测试结果进行调整。 电流： 电感的电流分为饱和电流Isat和温升电流Irms，实际工作时电感上电流波形如下： 选择电感时首先要保证饱和电流Isat大于电感电流峰值Ipeak，从而避免电感饱和，感值下降造成MOS和电感损坏。 温升电流是从电感的工作温度和损耗的角度出发，选型时尽量让温升电流大于电感电流的有效值，如下面公式所示： DCR(直流电阻)： 如果电源电路使用电感DCR做电流检测时，为了保证检测结果的一致性，电感的DCR精度尽量选择±5%以内。 滤波电容的选型 耐压值： 一般电容的耐压需要降额到90%左右使用，为了更高的可靠性，在一些特定场景要求降额到50%。 容值： 电容的容值影响滤波和稳压的效果，理论上容值越大，效果越好。 实际上电容的频率-阻抗特性曲线并非线性，不同电容的特性曲线也不一样。如下图所示，分别为330uF，22uF，0.1uF的特性曲线。 在低频段330uF的阻抗要明显低于22uF和0.1uF，在中间频段则是22uF的阻抗较低，高频段0.1uF的阻抗较低。因此需要针对不同频段的电源噪声，选择不同容值的电容组合滤波。 在Buck电路的输入和输出端，一般选择大容值的固态电解电容跟小容值的MLCC组合，以实现全频段都有较低的阻抗。 最大纹波电流： 电容纹波电流有效值要大于实际输入电容的纹波电流。输入电容纹波电流有效值可以按照如下公式计算： ESR(等效串联电阻)： 电容的ESR主要影响电源纹波，同时也跟电容的纹波电流有效值相关。一般情况下，电容的ESR越小，纹波电流有效值越大，如下图所示： 搜索 “华秋商城” 了解更多电子知识！

每次收到表扬都会很高兴，特别是收到面包板的表扬，毕竟是真金白银的——2元表扬。哈哈哈哈哈，开玩笑，真心高兴，鼓励我继续。 来到新单位有一段时间了，基本上还是审图，然后写写程序。好久没画电路图了，好真有点手痒痒。最近有个项目，原来几版都没出现的问题，在我来之后出现了，自然也就落在我的头上，也是难得的表现机会。 说起来也很奇怪，一个BUCK电路的问题，降压电路不成功。虽然我不是专做电源的，但是各类电源也做过不少。虽然没有丰富的拓扑理论知识，但是一般的DCDC也不至于搞不定。但是这个BUCK电路的问题一开始还真让我头疼一阵子。 电路原理图如下，再次重复，单位资料保密，无法截图，只能自己做个示意图，介意请绕道。 同样的参数，在前一版就没有任何问题，输出完全正常；但是在这一版，输出很小，根本不是正常输出； 通过不断换电容，电阻，IC都没法改变不好使的情况； 降低输入电压有效，但是恢复到正常输入电压还是不行，不稳定，无法带负载； 总结应该是没有锁住反馈，收到干扰导致BUCK芯片没法正常工作，那干扰从哪来呢？ 我断开所有负载也没有好转，我加上假负载也是一样。后来静下心看看PCB吧，虽然画PCB的同事水平很高，不应该怀疑，但是实在没办法，时间不等人了。 经过不断相面，也没发现什么，GND是内层，很完整。线也是该粗的粗，该细的细。唯一让我感觉有点怀疑的就是图中红色和蓝色两根线，为了减小走线长度的关系，走线变现成下图的情况。 问题就是两根线一个是蓝色的反馈线和红色的BUCK供电线，两根线都在BUCK的续流二极管和电感以及IC下面，这都是PWM的高频振荡的正下方，收到的干扰也是最大的。 找到可能的原因，动手割线、飞线、重新焊接，在IC的输入端增加10nF的小电容，防止自激，效果如下图。 测量输出，完美。调整输入，测量输出也没有任何问题。这样总算是完成任务。 想想这过程，本来PCB的走线是为了缩短走线距离，走线在高频振荡的器件下面，虽然有内层GND做隔离，但是还是不稳定。更改走线，绕个远就好很多，当然最关键的还是输入端的去耦小电容，这几个都是缺一不可的，因为只要去耦小电容，走线不合理也是没用的，特别是DCDC，虽然现在的DCDC芯片抗干扰已经很强了，但是也需要走线合理才好。 电路有时候就像人生，有绕远也不一定是坏事，多走走，多想想，可能会做出更好的选择。

正激变换器的分析与设计 ( 一 ) 正激是一个带变压器隔离的 BUCK ，因此研究 BUCK 如何工作类似于研究正激如何工作。 我们都知道 BUCK 是降压电路，尤其使用在极低电压输出的场合，例如 1.2V,3.3V 输出等场合，因为它可以避免 LDO 在这些低压运用场合的功率浪费。另外 BUCK 有着极高的效率，一般能做到 90% 。 下图是 BUCK 典型线路图： 那么如何分析 BUCK 线路呢？ 1) 把它拆解为 “ ON ”和“ OFF ”线路 2) 针对电感电压的变化列出等式 3) 根据伏秒平衡写出传递方程 稳态分析条件下，电感两端电压平均值需为 0 。 当 switch ON 的时候，等效电路图如下，根据 KVL 定律，可以推导出 ON 时电感两端的电压： 当 switch OFF 的时候，等效电路图如下，根据 KVL 定律，可以推导出 OFF 时电感两端的电压： 了解了 switch ON 和 OFF 两种状态下电感电压，就可以根据伏秒平衡或者电感电压在 steady state 的电压平均值为 0 做出以下方程（ ON 的面积需等于 OFF 的面积）： 双管正激 了解了 BUCK 伏秒平衡后，下面我们来了解一下双管正激。 双管正激较单管正激的好处是，管子的耐压可以比单管时降低一倍，可以选用更低耐压的 MOS ，这无疑是有利于器件选型的。 类似于 BUCK 线路分析，双管正激分析如下： 当 switches ON 的时候，等效电路图如下，根据 KVL 定律，可以推导出 ON 时电感两端的电压： 当 switches OFF 的时候，等效电路图如下，根据 KVL 定律，可以推导出 OFF 时电感两端的电压： 了解了 switch ON 和 OFF 两种状态下电感电压，就可以根据伏秒平衡或者电感电压在 steady state 的电压平均值为 0 做出以下方程（ ON 的面积需等于 OFF 的面积）： D3,D4 在这里非常重要，它们起到给变压器消磁的作用，让变压器重新复位。当 switches 关断时，电感电流试图维持原来方向流动， D3,D4 就起到了给这个电感电流续流的作用，如若没有给电感续流，那么终将转换为高压损坏 switches 。续流路径如下： By Vincent

隔离反激式转换器的缺点 在成本、效率和调节精度方面，隔离反激式产品是最佳拓扑选择之一。 但是，设计变压器和电压尖峰抑制电路，如缓冲器电路，始终是困扰设计工程师的问题。 图 1： 隔离反激式转换器 现在，离线 AC - DC 降压 转换器是高达 9W应用的更佳选择。 现在，除了使降压转换器能够实现最高9W设计的技术，小于9W的应用还可以考虑另一种解决方案： 非隔离降压拓扑。 图  2： 非隔离降压 与反激式转换器不同，非隔离拓扑无需变压器、缓冲器、并联调节器和光电耦合器。 Fairchild的FSL3系列集成了高压调节器，省掉了Vcc引脚的偏置绕组。 与PSR（初级端调节）隔离反激式转换器相比，采用FSL3系列的任何降压转换器设计减少了总物料数量，在隔离反激式产品中，设计师必须将偏置绕组用于IC供电和调节用途。 因此，降压转换器可帮助功率设计师实现所有拓扑中最少的BOM数量。 离线 AC - DC降压转换器的主要应用 不同工作模式有不同要求。 让我们了解一下降压转换器的主要应用以及使用FLS3系列的优势。 运动控制系统，如冰箱和泵中的压缩机，需要超高可靠性和低待机功率，因为终端产品有10至15年的使用寿命，而且，其调节会随着电器功耗改变而持续变化。 FSL3系列提供安全自动重启模式，减少了故障条件期间的压力 智能电网基础设施的智能电表是降压转换器的主要应用。 . 在智能电表应用中，电路需要在 15-20+ 年的使用寿命中可以可靠使用，且能够应对非常恶劣的环境（如暴露在大范围温差和极端气候环境下的户外装置）。 智能电表电子设计还需要满足小尺寸和低元件数量的要求。 基于FSL3系列的降压转换器能够帮助设计师实现带可调节电流限制和最低BOM成本的单个平台。 AC-DC降压转换器替代了已经是非隔离设计的TRIAC和电容降压式电源。 非SMPS（如TRIAC和电容降压式电源）正在转变为开关模式电源(SMPS)，以显著提高效率、改进调节性能 由于添加了智能功能，电器和工业应用的辅助电源功率大小越来越高。 FSL336LRN集成了最低Rdson的垂直DMOS，使设计师可以实现业界最高的输出功率，如最高9瓦。 图3： 从隔离反激式拓扑转换至降压拓扑 与采用隔离反激式拓扑的转换器相比，降压开关无需并联调节器、光电耦合器，以电感线圈替代变压器。 如需获得关于FSL3系列和参考设计的更多信息，请访问我们的网站 在线设计工具可以节省时间，避免设计迭代：https://www.fairchildsemi.com/fsl3/pages/home.faces 请观看网络研讨会“为高压非隔离SMPS创建可靠设计：https://www.fairchildsemi.com/learn/webinars/#Create-Reliable-Designs-for-High-Voltage-Non-Isolated-Switch-Mode-Power-Supplies

A few years ago, I won a pocket knife as part of a "Dirty Santa" game at a family Christmas party. This little scamp was a Buck 730 X-Tract. In addition to an incredibly strong and sharp blade, this little beauty also included two screwdrivers, a small set of pliers, and a doohickey for extracting boy scouts out of horses' hoofs (you can also use this doohickey for opening bottles and cans). Of particular interest was the fact that all of the blades and tools locked into position and everything could be controlled using only one hand.     Ever since that party, my knife and I were inseparable. I can honestly say that I used to use it multiple times each and every day. The reason I'm talking about this little rascal in the past tense is that we have been torn asunder. Last week I was at the lake with my wife and son and some friends who own a couple of Sea-Doos .   While the kids were playing around on one of the Sea-Doos towing an inner tube, a rope got tangled up in the engine. My son, who was in the water trying to sort things out, asked to borrow my knife. After cutting the rope, he dropped my knife into what he believed to be a cup holder on the side of the floating dock. Sad to relate, it wasn't a cup holder -- it was a hole that went straight through the dock. My knife is now at the bottom of the lake in about 30 feet of water. I was not wearing my happy face.   I was even more disgruntled when I returned home and started looking on the web and discovered that Buck no longer manufactures its 730 X-Tract knife. Fortunately, I found this vendor on eBay , and I now have a replacement knife winging its way to me as we speak.   In the meantime, I really miss my knife. Every time a package arrives, I reach for my belt to whip it out, only to realize it's no longer there. Earlier today, I wanted to take an analog meter apart and I needed a screwdriver, so I reached for my knife... and a little tear rolled down my cheek.   Having said all this, we should also acknowledge that the tools on my knife are somewhat limited. Of course, I have numerous other tools here in my office and at home, but this started me thinking about the times I've needed access to tools while I've been "on the road." In turn, this reminded me that I'll be heading out to speak at ESC Brazil in a couple of weeks.   The more I think about this, the more I realize that it would be really handy to have a small toolkit for when I'm traveling, but which one would be best? I'm thinking of something unobtrusive enough to carry around in my backpack and that I could slip into a pocket in my cargo shorts if I so desired. I don’t really want one with things like soldering irons and suchlike, but I do want one that would help me take things to bits (and maybe even put them back together again).   I just had a quick Google while no one was looking. The most interesting one I've found so far is the iFixit Pro Tech Toolkit . This comes in a sleek grey tool roll that would easily fit in one's pocket. As it says in the blurb: "Designed by the gadget fanatics at iFixit.com, the Pro Tech Toolkit will have you fixing devices that are not even broken, just to use the cool tools."     And speaking of tools, this kit does include some interesting ones, including an ESD tweezer set, an anti-static strap, a tool for prying open the trickiest enclosures scratch-free, and even a small suction cup for lifting front panels off of things like phones and media players. On the other hand, it doesn’t include pliers or wire snips, both of which would be jolly useful.   Of course, I could purchase a bunch of tools individually, but then I'd have to think about things and I'm a bit short of time. (If I were to go this route, which tools would you suggest as a minimum set?) The alternative is to simply purchase a kit off-the-shelf, but which one would be best? Should I go with the iFixit Pro Tech Toolkit, or is there another kit out there that will satisfy my every desire? As usual, any suggestions would be very gratefully received.