BUCK開關電源的組成部分 BUCK開關電源中的功率損耗

此文回答某平臺上某工程師的問題，討論如何從元器件選型的角度來提升BUCK開關電源的轉換效率。

2. BUCK開關電源的6個組成部分

上圖所示，是非同步BUCK電路的拓撲，可見其組成部分有：輸入電容Cin，輸出電容Cout，開關管Q1，續流二極管D，功率電感L，控制器件IC，共6個元器件（不包括輸入源Vin和負載RL）。

上圖所示，BUCK開關電源中的每個元器件都存在對應的功率損耗，功率損耗越大，就會導致轉換效率越低。

所以，從元器件選型的角度看，提升轉換效率的方法就是，選擇寄生參數更小的元器件。

3. BUCK開關電源中的功率損耗

3.1 輸入/輸出電容上的功率損耗

參考上圖，因為對于電容來說，ESR是其寄生參數，從電容選型的角度看，選擇更小ESR參數的電容，就可以降低輸入或輸出電容上的功率損耗，從而能夠在一定程度上提升轉換效率。

3.2 高邊開關管上的功率損耗

(1)高邊開關管上的導通損耗

(2)高邊開關管上的開關損耗或交叉損耗

(3)高邊開關管上的輸出電容損耗

(4)高邊開關管上的柵極驅動損耗

所以，從高邊開關管元件選型看，選擇較低的導通電阻Rds(on)、上升時間、下降時間、輸入電容Cgd/Cgs和輸出電容Cds這些寄生參數，就可以降低高邊開關管上的功率損耗，從而能夠在一定程度上提升轉換效率。

3.3 續流二極管上的功率損耗

(1)續流二極管上的正向導通損耗

(2)續流二極管上的反向恢復損耗

所以，選擇具有較小的正向導通壓降Vf、反向恢復電流Irr、反向恢復時間trr的續流二極管，可以降低其上功率損耗，從而能夠在一定程度上提升轉換效率。

3.4 功率電感上的導通損耗

所以，選擇具有較小的直流電阻DCR寄生參數的功率電感，可以降低其上功率損耗，從而能夠在一定程度上提升轉換效率。

3.5 控制器件的功率損耗

所以，從BUCK開關電源控制器的角度看，選擇具有較低的工作電流的IC，可以降低其上功率損耗，從而能夠在一定程度上提升轉換效率。

4. 小結

綜上所述，所有的參數都是可以量化的；使用“控制理論”或“大數定理”的思維總結就是，只要迭代次數足夠，我們要設計的電路總能夠向著“設計需求Design Requirement”收斂。