BUCK 功率级参数计算
设计条件 （LM76005RNPR）
- 输入电压 Vin = 48 V
- 输出电压 Vout = 27 V
- 输出电流 Iout = 2 A
- 开关频率 f = 400 kHz
一、电感计算
1. 占空比与导通时间
占空比 = 27 / 48 = 0.5625
导通时间 = 0.5625 / 400000 = 1.406 微秒
2. 纹波电流
取输出电流的 30%： 0.3 × 2 = 0.6 A
3. 电感量
导通时电感两端电压 = 48 - 27 = 21 V
电感量 = 电压 × 时间 / 电流变化
= 21 × 0.000001406 / 0.6
= 0.0000295 / 0.6 = 0.0000492 H = 49.2 μH
选型：47 μH 或 56 μH
4. 峰值电流
峰值 = 2 + 0.6/2 = 2 + 0.3 = 2.3 A
饱和电流建议 ≥ 5 A
5. 纹波电流上下限对应的电感
- 20% 纹波 (0.4 A) → 电感 = 21 × 1.406 / 0.4 ≈ 73.8 μH
- 40% 纹波 (0.8 A) → 电感 = 21 × 1.406 / 0.8 ≈ 36.9 μH
推荐范围：37 ~ 74 μH
二、电感选大选小的权衡
| 问题 | 电感偏大 | 电感偏小 |
|---|---|---|
| 瞬态响应 | 慢 | 快 |
| 输出纹波 | 小 | 大 |
| 过流保护风险 | 低 | 高 |
| 尺寸 | 大 | 小 |
简单口诀：
- 要低纹波 → 选大一点
- 要快响应 → 选小一点
- 一般设计 → 取中间值（47 μH）
三、输入电容计算
1. 纹波电流（RMS）
计算中间值：D×(1-D) = 0.5625×0.4375 ≈ 0.246
开平方 ≈ 0.496
Icin_rms ≈ 2 × 0.5 = 1 A
要求：电容纹波电流 ≥ 1 A
2. 最小容量（按输入纹波 0.48 V 估算）
Cmin = 2 × 0.246 / (0.48 × 400000)
= 0.492 / 192000 = 0.00000256 F = 2.6 μF
注意：陶瓷电容在 48V 下实际容量会大幅下降，标称值要远大于 2.6 μF。
3. 推荐配置
- 两颗 4.7 μF / 100V X7R 并联（标称 9.4 μF）
- 一颗 47 nF / 100V 高频旁路电容
- 如果输入线很长，再加 47~100 μF 电解电容
总标称电容不超过 150 μF，避免浪涌过大。
四、输出电容计算
1. 按纹波要求（使用陶瓷电容）
ΔVout ≈ 0.6 / (8 × Cout × 400000)
设 ΔVout ≤ 0.02 V（20 mV）
则 Cout ≥ 0.6 / (8×400000×0.02) = 0.6 / 64000 ≈ 0.0000094 F = 9.4 μF
2. 按负载瞬态响应（0.5A → 2A，允许跌落 0.27V）
Cout ≥ 1.5 / (400000 × 0.27) = 1.5 / 108000 ≈ 0.0000139 F = 14 μF
实际考虑：输出 27V 需用 35V 或 50V 耐压陶瓷电容，偏置效应后有效容量可能只有标称值的 10%~30%。所以标称值要足够大。
3. 推荐配置
- 三颗 47 μF / 35V X7R 并联（标称 141 μF）
- 可选并联 47~100 μF 电解电容
总标称电容不超过 300 μF，以免启动困难和振荡。
五、关键提醒
| 问题 | 简单说明 |
|---|---|
| 输入电容太大 | 上电浪涌大，可能烧保险 |
| 输出电容太大 | 启动慢，可能振荡 |
| 陶瓷电容降额 | 加电压后实际容量变小，必须加大标称值 |
| 电感不合适 | 太大 → 响应慢；太小 → 纹波大、易过流保护 |
最终参数推荐
- 电感：47 μH，饱和电流 ≥ 5 A
- 输入电容：2×4.7 μF / 100V + 47 nF
- 输出电容：3×47 μF / 35V
TI 电源在线设计与仿真： https://webench.ti.com/power-designer/
BUCK 参数在线计算：https://free-calculator.online/zh/electronics-circuits-calculators/buck-converter-inductor-calculator