简介
开关电源现在在职业中的运用十分广泛，为多种终端运用供给高能效计划。它们常用于核算机、电动工具、电视、多媒体平板电脑、智能手机、轿车及其它不可胜数电子设备的电源及电池充电电路。
消费类电子职业运用最遍及的转换器之一是DC-DC降压（step-down，亦称buck）转换器。
简而言之，同步降压转换器用于将电压从较高的电平降至较低的电平。跟着业界转向更高功用的渠道，电源转换器的能效成为规划的一项要害考虑要素。因而，重要的是了解同步降压转换器的根底知识，以及怎样恰当地挑选电路元件。
同步降压转换器根底
同步降压转换器的概念简略，它发生低于输入电压的稳压电压，能够供给大电流，一起将功率损耗降至最低。
图1：同步降压转换器电路图。
同步降压转换器包括2颗功率MOSFET、1颗输出电感及1颗输出电容。此特定降压拓扑结构的称号来源于它的2颗功率MOSFET的操控办法；导通/关断（on/off）操控被同步，以供给经过稳压的输出电压，并避免2颗MOSFET一起导通。
高边MOSFET（Q1）直接衔接至电路的输入电压。当Q1导通时，电流经过它供给给负载。在此期间，低边MOSFET（Q2）关断，流过电感的电流添加，为电感电容（LC）滤波器充电。当Q1关断时，Q2导通，此刻电流经过它供给给负载。在此期间，渡过电感的电流减小，使LC滤波器放电。当两颗MOSFET都关断时，低边MOSFET供给额定功用，即经过本体二极管对开关节点电压来钳位，以避免高边晶体管首要关断时开关电压（VSW）升至太高的负值。
开关节点电压被LC输出段弄得更平顺，然后在输出端发生稳压直流电压。两颗MOSFET被同步操控以避免击穿（shoot-through），而当高边及低边MOSFET一起处于导通状况时，发生直接对地短路，会发生击穿现象。
高边MOSFET导通时刻决议了电路的占空比（duty cycle）。假如占空比等于1，那么高边MOSFET在悉数占空比均处于导通状况，输出电压等于输入电压。占空比为0.1表明高边MOSFET仅有10%时刻导通，发生的输出电压约为输入电压的10%。
降压转换器功率损耗
降压转换器功率损耗受多种要素影响，包括功率MOSFET输出段、操控器/驱动器、反应回路及转换器自身的布线。大多数降压转换器规划的占空比小于0.5，而核算机及服务器商场的降压转换器规范占空比是0.1至0.2。
规划渠道正转向更高开关频率，能够减小转换器尺度及外形因数。一起，转换器有必要供给更高功用及更高能效。输出段功用大幅影响降压转换器全体功用。因而，重要的是针对特定运用优化电感及电容挑选。
LC输出段
同步降压转换器的输出段由电感及电容组成。它贮存及为负载供给能量，使开关节点电压变得平顺以发生稳定输出电压。
电感挑选直接影响电感电流中的电流纹波的量，以及降压转换器自身的电流才能。不同制作商制作的电感在材料及电感值方面会有差异，公役一般为± 20%.电感包括固有的直流阻抗（即DCR），会影响输出段的功用。将DCR降至最低，即提高转换器的全体功用。关于要求大负载电流的运用而言，主张挑选带低DCR的电感。电感值较低的电感DCR也较低，但在电感与纹波电流之间有折衷；电感越低，流过电感的纹波电流越大。有必要到达最低电感，以契合特定运用电路的纹波电流要求。
输出电容直接影响转换器输出电压、输出反应回路的呼应时刻，以及负载电流改变时呈现的输出电压过冲的量。直流输出端存在纹波电压，由于流过电感及电容的电流上升及下降。添加电容会减小存在的纹波电压的量。但是，在电容与输出回应之间存在折衷。添加电容减小输出电压纹涉及输出电压过冲，但延长了使输出电压回路回应负载改变所需的时刻。因而，有必要考虑最小电容，以契合转换器的纹波电压及电压过冲要求，一起保持足以快速回应负载改变的反应回路。
电容也包括寄生串行电阻，也便是等效串行电阻（ESR）。ESR影响输出电压纹涉及转换器全体能效。因而，规划人员正转向低ESR规划。外表贴装陶瓷电容在要求高功用、小外形因子的体系中正变得盛行。运用并行的多颗电容使规划人员能够供给体系要求的电容，一起大幅减小等效的ESR。
根本LC规划
规划降压转换器输出段时，主张从电感开端。最小电感依据方针纹波电流及其它运用电路规范来核算。一旦挑选好了电感，就能够确认最小电容。
在电感与纹波电流之间存在折衷。方针纹波电流越少，就相当于最小电感越大。为了最佳化输出滤波器功用，主张设定20%至40%的方针电感纹波电流。
需求核算最大ESR及最小电容，然后在高边MOSFET关断时保持稳压转出电压，以及将输出电压上存在的纹波的量降至最低。输出电压纹波能够表达为峰值-峰值电压，或许以电容电压比（CVR）的方式来表述。
输出电容值及ESR越大，输出回应负载改变所需阅历的时刻就越长。ESR也影响输出电压纹波。
当高边MOSFET导通时，流过电感及电容的电流添加，输出电压也添加。当高边MOSFET关断时，流过电感及电容的电流下降，输出电压也下降。为了供给稳定输出电压，转出电流添加的量有必要等于电容电流减小的量。因而，流过电容的稳态电流为0 A。
除了顾及输出纹波电压及电感纹波电压对输出电容的影响，也有必要顾及输出段的瞬时负载回应才能。同步降压转换器有必要能够回应负载电流改变，一起保持稳压输出电压。当负载电流从较高值变为较低值时，输出电压将暂时添加，直到转换器能够调理占空比，以使输出电压回来至它的稳压值。此暂时输出电压添加称作输出电压过冲。当负载从最大负载过渡到空载时，就呈现最坏状况过冲。输出电容有必要能够处理此瞬时条件。输出电压瞬时回应与输出电压纹波之间存在折衷。此两项要素有必要平衡取舍以满意特定运用需求。
挑选电容时一个好的经历法则是挑选值比核算的最小电容高最少20%的输出电容，然后顾及到电压公役。
降压转换器输出滤波器规划影响输出电流纹波、输出电压纹波、输出电压过冲以及反应回路的瞬时回应。元件挑选也影响转换器的能效。影响同步降压转换器能效的最大要素是输出电感挑选。电感值及DCR都会大幅影响功用。
定论
同步降压转换器的输出段在转换器功用方面发挥重要作用。为了到达方针纹波电流、输出纹波电压及输出过冲，有必要挑选逾越最小电感值和最小电容值的电感和电容。当针对特定运用挑选电感及电容时，还有必要顾及其它要素。输出段能够经过针对它将作业的特定运用规范来规划而最佳化。
电感值在输出纹波电流以及转换器的能效功用方面发挥重要作用。此外，输出电容较高时，输出电压纹波也会改进。转换器的能效受运用的电感的DCR大幅影响。
电感与电感饱和电流之间存在折衷。因而，为了契合或逾越纹波电流要求，电感有必要大于核算的最小电感值，而电感饱和电流有必要大于最大负载时转换器的峰值电流。
电容也在同步降压转换器功用方面发挥重要作用。输出电容直接影响电压纹波的量及输出段的电压过冲。但是，%&&&&&%对转换器的能效功用的影响极小。
