什麼是降壓轉換器計算器？
降壓轉換器（Buck Converter）是一種切換式 DC-DC 穩壓電路，能以高效率將較高的輸入電壓降到較低且穩定的輸出電壓。這個計算器可由輸入電壓與切換工作週期求出穩態的輸出電壓，並依你設定的漣波電流選出合適的電感值。以下公式適用於運作在連續導通模式（CCM）下的轉換器。
使用方法
輸入電壓 Vin、以百分比表示的工作週期 D、切換頻率（kHz）、輸出負載電流，以及目標電感漣波電流（佔輸出電流的百分比，30% 是常用的起始值）。計算器會回傳穩壓後的輸出電壓、以安培表示的電感漣波電流，以及以微亨（µH）為單位的建議電感值。
公式說明
對於運作在 CCM 的理想降壓轉換器，轉換比非常單純：Vout = Vin × D，其中 D 為每個切換週期中高側開關導通的比例。電感值則由伏特-秒平衡推導而來：L = (Vin − Vout) · D / (f · ΔI_L)，其中 f 為以赫茲為單位的切換頻率，ΔI_L 為所需的峰對峰電感漣波電流。
實例計算
將 12 V 降壓、D = 42%（0.42）：Vout = 12 × 0.42 = 5.04 V。若 Iout = 2 A、漣波 30%，則 ΔI_L = 0.6 A。在 f = 100 kHz 時，L = (12 − 5.04) × 0.42 / (100000 × 0.6) = 2.9232 / 60000 ≈ 48.72 µH。
關鍵術語與變數
降壓轉換器是一種開關模式的直流-直流電路，可將較高的輸入電壓降低為較低的、受調節的輸出。以下變數出現在轉換器的定義方程式中。
- 輸入電壓（Vin）
- 供應給轉換器的不受調節的直流電壓，單位為伏特（V）。對於降壓拓撲結構的運作，其值必須始終高於所需的輸出。
- 輸出電壓（Vout）
- 傳遞給負載的受調節直流電壓，單位為伏特（V）。在理想的連續導通降壓轉換器中，\(V_{out} = V_{in} \times D\)。
- 佔空比（D）
- 高側開關在每個開關週期中導通的時間分數，表示為比值（0–1）或百分比（0–100%）。它直接設置轉換比：\(D = V_{out}/V_{in}\)。
- 開關頻率（f）
- 主開關開啟和關閉的速率，單位為赫茲（Hz）——通常以千赫茲（kHz）表示。較高的 \(f\) 可允許使用更小的電感器和電容器，但會增加開關損耗。
- 電感器漣波電流（\(\Delta I_L\)）
- 電感器電流在一個開關週期內的峰間變化，單位為安培（A）。通常將其指定為輸出（負載）電流的百分比。
- 連續導通模式（CCM）
- 電感器電流在一個開關週期內永遠不會降至零的一種運作模式。簡單關係 \(V_{out}=V_{in}\,D\) 在 CCM 中成立；在輕負載下，轉換器可能進入非連續導通模式（DCM），其中該比值也取決於負載。
- 電感（L）
- 功率電感器的數值，單位為亨利（H）——通常以微亨利（µH）表示。它設置給定的輸入/輸出和頻率的漣波電流：\(L = \dfrac{(V_{in}-V_{out})\,D}{f \cdot \Delta I_L}\)。
常見問題
輸出電壓一定等於 Vin × D 嗎？這個理想關係式成立於連續導通模式，且忽略了開關／二極體壓降與電阻性損耗，實際輸出會因此略低一些。
漣波電流該怎麼選？一般取最大輸出電流的 20–40%；漣波愈小，所需的電感就愈大。
頻率會影響輸出電壓嗎？不會——Vout 只取決於 Vin 與工作週期。頻率影響的是電感與電容的選用大小，而非穩壓後的電壓。
