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DD-CAT IDE 标志DD-CAT IDE

Buck 降压拓扑设计

输入设计目标(电压范围 / 温升 / 纹波 / 模式 / 频率),一键给出电感、输入输出电容、MOS SOA、门极电阻与热设计全套参数。

参数输入

D = Vout/Vin | L = (Vin−Vout)·D/(ΔIL·fsw)

计算模型示意(随参数联动)

主电路(标注为设计值)

VINCin2.115 µFQ:BVDSS ≥ 45 V · Rds ≤ 193.2 mΩPWMVf=0.5VL50.61 µHCout11.54 µF负载VOUTD ≈ 64.7 % | fsw = 200 kHz | ΔIL = 461.5 mA

MOS 安全工作区 SOA(五边界 + 开关负载线,随参数联动)

Rds(on) 欧姆线DC 恒功率 ΔT/θJA脉冲线(×5/×20)BVDSS 电压限Id_rated 电流限开关负载线100 mV1 V10 V100 V100 mA1 A10 AVds(V,对数轴)DC 安全面BVDSS ≥ 45 VId_rated ≈ 4.826 A(假设 2×Id_pk)导通点 301.7 mV / 2.231 A关断点 ≈ 36 V

⚠ 负载线中段 V·I ≈ 20.08 W,超出 10µs 示意边界(16.67 W)——直线为保守包络,实际开关轨迹呈梯形且远窄于此,请按候选 MOS 手册 SOA 复核。

绿色 = DC 安全面(Rds(on) 欧姆线 ∩ 恒功率 ΔT/θJA ∩ 电流定额 ∩ BVDSS);灰虚线 = 1ms / 10µs 单脉冲(Zth 典型倍率 ×5 / ×20,示意); 红色负载线 = 导通点(Id_pk·Rds)→ 关断点(Vds_stress,漏电流级)的开关轨迹,稳态导通段须落在绿区内,瞬时段按脉冲边界校验。

波特图(幅频 / 相频,随参数联动)

Gvd(buck) 占空比→输出-80-60-40-2002040-180°-135°-90°-45°1 kHz10 kHz100 kHz1 MHzf(对数轴)dB相位6.586 kHz穿越 ≈ 31.45 kHz相位 -163°CCM 电压模式小信号近似(含 ESR 零点)
[控制模式]CCM(连续)
[占空比] 最大 D(@Vin_min)64.7 %
[占空比] 最小 D(@Vin_max)15.1 %
[电感] 推荐电感量50.61 µH
[电感] 实际纹波电流461.5 mA(23%)
[电感] 峰值电流(Isat ≥ 1.2×)2.231 A
[电感] RMS 电流2 A
[电感] DCR 上限(1% 损耗)25 mΩ
[输出电容] 容量11.54 µF
[输出电容] ESR 上限54.17 mΩ
[输出电容] RMS 电流133.2 mA
[输入电容] 纹波电压目标1080 mV
[输入电容] 容量2.115 µF
[输入电容] ESR 上限242.1 mΩ
[输入电容] RMS 电流955.8 mA
[MOS] Vds 耐压需求(含裕量)45 V
[MOS] 峰值电流 Id_pk2.231 A
[MOS] 导通电流 Id_rms1.609 A
[MOS] Rds(on) 上限(60% 损耗预算)193.2 mΩ
[MOS] Qg 上限(1% 效率预算)50 nC
[门极电阻] 推荐 Rg15.0 Ω
[门极电阻] 开关沿 t_r ≈ t_f24 ns
[门极电阻] 驱动电流峰值(米勒平台)333.3 mA
[门极电阻] 驱动电流平均值6 mA
[门极电阻] 驱动功率60 mW
[热] 允许总损耗833.3 mW
[热] 导通损耗(按 0.7×Rds_max)350 mW
[热] 开关损耗345.6 mW
[热] θJA 需求72 °C/W
[SOA] 工作点(Vds_stress × IL_pk)36 V × 2.231 A
[整流·异步] 二极管反向电压36 V
[整流·异步] 平均电流 / 导通损耗705.9 mA · 352.9 mW

工程备注

  • 损耗预算口径:导通占 60%、开关占 40%;选定具体 MOS 后请按其 Rds/Qg 复算。
  • 同步整流(Vf = 0)可消除二极管损耗,占空比口径不变;轻载效率需考虑强制连续模式的最小电感电流。