开关电源输入电容

来源：乐鱼游戏官网网站入口    发布时间：2025-03-11 12:49:05

  然而，相信也有很多人并不一定知道上面的计算公式是如何推导出来的，下文将完成这一过程。

  众所周知，在BuckConverter电路中Q1的电流（IQ1）波形基本如图1所示：0～DTs期间为一半梯形，DTs～Ts期间为零。当0～DT期间Iq1 ⊿I足够小时（不考虑输出电流纹波的影响），则Iq1波形为近似为一个高为Io、宽为DTs的矩形，则有：

  Iin=(Vo/Vin)*Io＝DIo （Iin，只要Cin容量足够大，则在整个周期中是基本恒定的；按照能量守恒定律：Pin≈Pout）

  对Icin 的表达式能这样理解：在Q1导通期间输入端和输入电容共同向输出端提供电流，因此输入电容电流等于Q1电流减去输入端电流；在Q1关断期间输入端对电容充电，以补充在Q1导通期间所泄掉的电荷，而此时电流方向与所定义的正向是相反的，所以有Icin＝－DIo根据有效值的定义.

  有效值定义：有效值(Effectivevalue)在相同的电阻上分别通以直流电流和交流电流，经过一个交流周期的时间，如果它们在电阻上所消耗的电能相等的话，则把该直流电流（电压）的大小作为交流电流（电压）的有效值，正弦电流（电压）的有效值等于其最大值（幅值）的1/√2，约0.707倍。

  在正弦交流电流电中根据热等效原理，定义电流和电压的有效值为其瞬时值在一个周期内的方均根值。

  在忽略Buck电源的输出电流纹波的前提下，进行的近似计算。那么我们通过精确计算，能够获得一个更准确的数据。

  这个推导的过程，利用到积分公式。通过一系列分析和推导，可以对电路的工作原理有比较透彻的理解。

  我们了解了脉冲波的有效电流的计算方式之后，我们大家都知道开关电源的输入电容承载的电流脉冲也是矩形脉冲电流

  由于在上管打开的阶段，输入电流的大小即可近似的看成输出电流的大小。所以只需要将输出电流的波形叠加在输入电容的波形上面，能够获得上图中的波形。

  如果选用220uF的电容,每个能承受的有效电流为3.8A。。如果我们计算出来输入电容的有效电流值为7A，则需要选用220uF电容2个。高分子电解电容可承受的有效电流值是有限的。在设计时需要最大限度地考虑电容的承受能力。

  如果没有输入电感，则电容的容值并不是很重要，可通过供电电源稳定输入电压值。只要前一级的电源带负载能力够强，应对电流突变的能力足够大（其实也是前一级的输出电容足够多），则电源输入侧的电容容量并不重要。

  如果有输入电感，则输入端的电容容值显得重要，影响输入电压值跌落和输入电压纹波，利用充放电的电量相同可得：

  因为对于二次电源来说，下一级的输入电容不够，可以依赖别的同源的输入电容，或者依赖上一级的输出电容，来避免电源跌落。所以这样的一个问题容易被我们忽视。

  流过MOSFET的电流Isw是不连续，输入电容的作用是用来提供一个低阻抗的电流源来提供MOSFET电流。

  有些Datasheet会给一个上面的公式，让你去计算电容容值的最小值。但是没有给出为什么。或者直接给一个参考电路，告诉你：至少放两个10uF的陶瓷电容，或者放置3颗100uF铝电解电容等等。

  当上管关闭的时候，只是输入电流给电容充电。此时Iin=Ic（sw OFF）

  由纹波可见，需要在满足电容容量的前提下，选用低ESR的陶瓷电容，同时需要减小ESL。电容上本身的ESL并不大，但是经常会有因为输入电容较远或者地线较远引入较大的ESL在输入端引起较大的尖峰，导致芯片供电异常或者芯片MOSFET过压击穿。