什么是降压转换器计算器？
降压转换器（Buck Converter）是一种开关式 DC-DC 稳压电路，能够把较高的输入电压高效地降至较低且稳定的输出电压。本计算器可根据输入电压和开关占空比求出稳态输出电压，并按设定的纹波电流为你计算合适的电感量。所有公式均适用于工作在连续导通模式（CCM）下的转换器。
使用方法
依次填入输入电压（Vin）、以百分比表示的开关占空比（D）、以 kHz 为单位的开关频率、输出负载电流，以及目标电感纹波电流（取输出电流的百分比，通常以 30% 作为起点）。计算器会给出稳压后的输出电压、以安培为单位的电感纹波电流，以及以微亨（µH）为单位的推荐电感量。
公式详解
对于工作在 CCM 下的理想降压转换器，电压转换比非常简单：Vout = Vin × D，其中 D 是每个开关周期内高边开关导通时间所占的比例。电感量则由伏秒平衡推导得出：L = (Vin − Vout) · D / (f · ΔI_L)，式中 f 为以赫兹（Hz）为单位的开关频率，ΔI_L 为期望的电感峰峰纹波电流。
计算示例
将 12 V 降压，取 D = 42%（0.42）：Vout = 12 × 0.42 = 5.04 V。当 Iout = 2 A、纹波取 30% 时，ΔI_L = 0.6 A。在 f = 100 kHz 下，L = (12 − 5.04) × 0.42 / (100000 × 0.6) = 2.9232 / 60000 ≈ 48.72 µH。
关键术语和变量
降压转换器是一种开关模式DC-DC电路，将较高的输入电压降低到较低的稳压输出。以下变量出现在转换器的定义方程中。
- 输入电压(Vin)
- 供给转换器的不稳压直流电压，单位为伏(V)。对于降压拓扑工作，其值必须始终高于所需输出。
- 输出电压(Vout)
- 传输到负载的稳压直流电压，单位为伏(V)。在理想连续导通降压转换器中，\(V_{out} = V_{in} \times D\)。
- 占空比(D)
- 每个开关周期中高端开关导通的时间分数，表示为比率(0–1)或百分比(0–100%)。它直接设置转换比：\(D = V_{out}/V_{in}\)。
- 开关频率(f)
- 主开关导通和关闭的频率，单位为赫兹(Hz)——通常以千赫(kHz)表示。更高的\(f\)允许更小的电感器和电容器，但会增加开关损耗。
- 电感器纹波电流(\(\Delta I_L\))
- 在一个开关周期内电感器中电流的峰峰值变化，单位为安培(A)。它通常指定为输出(负载)电流的百分比。
- 连续导通模式(CCM)
- 一种工作模式，其中电感器电流在一个开关周期内不会降至零。简单关系\(V_{out}=V_{in}\,D\)在CCM中成立；在轻负载下，转换器可能进入不连续导通模式(DCM)，此时该比率也取决于负载。
- 电感(L)
- 功率电感器的值，单位为亨利(H)——通常以微亨(µH)表示。它设置给定输入/输出和频率的纹波电流：\(L = \dfrac{(V_{in}-V_{out})\,D}{f \cdot \Delta I_L}\)。
常见问题
输出电压一定等于 Vin × D 吗？这一理想关系仅在连续导通模式下成立，且忽略了开关管与二极管的压降以及电阻损耗，因此实际输出会略低于理论值。
纹波电流该取多少？通常取最大输出电流的 20%～40%；纹波越小，所需的电感量越大。
频率会影响输出电压吗？不会——Vout 只取决于 Vin 和占空比。频率影响的是电感和电容的选型，而不会改变稳压后的输出电压。
