降压电路的电容容量计算

 降压拓扑结构在电子产品里面应用的非常的多，但是很多的工程师对电容的选取不是很清楚，下面就buck工作在临界模式里面与连续模式里面电容是怎么选择的。

下面的图一是开关开通的时候，电流的流向，在开通的时候，电容电流有充电也有放电

但是充电一定是平衡的。

图二是开关关断的时候，电流的流向。在关断期间电容也有充电与放电的过程。

从上图来看的话，buck电路在稳态的时候，电感电流为临界状态，当我们开关S1闭合为t0时刻，电感L1上面电流从0开始上升，这个时候输出电压是通过C1电容的放电来维持电压基本保持平衡，所以输出电容电压是下降，随时间的推移到t1时刻，电感电流上升到输出电流IO的时候，可以认为电容既不充电也不放电，t1时刻之后电感电流继续上升这时IL＞Io，电容开始充电。电容电压开始上升，到t2时刻，开关管关断，电感电流到最大ILmax＞Io，输出电容继续充电，电压上升，t2时刻后到t3之前，电感电流开始下降，在IL＞Io的时候，输出电容还是在充电，一直到t3时刻，IL=Io电感电流完全给负载提供电流，没有多余的电流来给电容充电，电容不充电电压达到最大值，t3时刻后电感电流IL＜Io，电容开始放电，电容电压下降直到到t4时刻。开关管开通下一个周期开始。在稳态的时候电容的充电与放电一定是平衡的，这样才能维持输出电压稳定。

从下面的图上分析，电解电容的充电时间是t1-t3，电感电流IL＞Io的时候，

电容电压上了了△V，t1-t2的时间是1/2开通时间，t2-t3的时间是1/2关断时间，

t1-t3的时间段就是，也就是电容充电时间是半个周期。

放电时间也是半个周期，

   充电的平均电流就是

在整个的充电过程中，电容的充电电压由最小电压充到最大电压，最小电压到最大电压的压差为△V，△V=Vomax-Vomin 这里的△V就是电容充放电引起的纹波电压，BUCK电路里电感的平均电流是等于输出电流Io的，所以临界模式的BUCK里ILmax=2·Io

这样就可以得到电容的平均充电电流Iav=Io/2

根据Q=C·V=I·t  

临界模式里面电流是平均充电电流

临界模式的时间是电容充电时间

△V是要求的纹波电压，一般是输出电压的1%或2%

根据公式可计算出

临界模式里面△I=2·Io  

如果是连续模式里面△I=r×Io  

r取0.2-0.4之间