连续模式,输入开关管电流曲线如下图:
为了方便计算,暂且忽略开关电源的转换效率,那么BUCK 输入电流:
假定电流的方向如下图所示:
那么输入电容的电流为:
输入电容的电流曲线如下图:
输入电容电流有效值为:
通过代数求导计算,我们可以推导出,当占空比D=0.5时, 输入电容的电流有效值最大。
图中阴影面积,就是电容的充放电电量,电路达到稳态时,充放电电量相同。
假设我们设计的输入电容纹波大小为: Vripple_Cin_pre, 那么计算矩形形面积有:
通过代数求导,当D=0.5时,电容取得最大值。
所以,输入电容容量为:
计算所得的电容量,一般不是标准电容,我们一般会在计算值上留1.5~2倍左右余量,然后再反过来计算对应的纹波电压。
输入电容的纹波,还受ESR影响, 特别选择的电容是电解电容时,其对纹波大小的影响,比输入电容容量本身要大。
由ESR 影响的电容纹波为:
最终输入电容的纹波由ESR 及 输入电容共同组成: