Buck电路的输入电容和输出电容的计算（详细！）

DCDC Buck电路输入电容和输出电容的计算：

1. 输入电容的选择和计算

输入输出电容是开关电路中很关键的参数。以BUCK电路为例，由于MOS管是按照频率开断，所以 BUCK电路的输入电流是不连续的，因此需要电容向buck电路提供交流电流，同时保持直流电压。

a. 电流参数计算

Buck电路中输入电容纹波电流的有效值计算公式推导过程如下：

由Vo=D*Vin和能量守恒得：

将（1-1）和（1-3）带入（1-2）得：

由有效值定义得：

由上述公式可知当Vout=0.5Vin 即占空比D=0.5时，输入电容纹波电流最大：

因此选择RMS额定电流大于最大负载电流一半的输入电容器即可。

b.电压参数计算
同时，输入电容容值也会影响转换器的输入电压纹波。由于一个周期内，电容的充电电荷量和放电电荷量必然是一样的。为了简便计算，对充电过程（上管断开时，对输入电容进行充电）进行分析，由于此时充电电流为输入电流，为Iin。
根据电荷量计算公式可得：

将（1-3）和（1-5）带入（1-4）可得到电压纹波电压计算公式：

带入之前讨论的最恶劣情况Vout=0.5Vin后，得到：

由于使用的电容都不可能为理想电容，必定会带来一些寄生参数。如果将ESR带入思考的话，分析如下

当上管断开时，ESR上面产生的压降时恒定的，为：

当上管导通时，ESR上产生的最大压降为：

则一个周期的ESR电压纹波电压为：

已知

将（1-7）和（1-8）带入（1-6）得到由ESR带来的输入电压纹波为：

对于输入电容的种类，一般提议选择X5R、X7R陶瓷介质的MLCC。这一类电容成本较低，且温度的变化对电容容值的变化影响小。

2. 输出电容的选择和计算

了解完输入电容的选择，再来看看选择Buck输出电容时的注意事项。输出电容器需要保持直流输出电压。提议使用陶瓷或者CAP(钽电容) 。

使用陶瓷电容时，开关频率处的阻抗由电容决定。输出电压纹波主要由电容引起。其输出电压纹波的计算公式推导如下：

容充放电的总电荷量可用电流乘以时间计算，即为上图中三角形的面积

将（1-8）代入上式，即

由波形图可知，输出电容上的总电流纹波为∆IL。此时，输出电压纹波的计算如下：

除了思考输出纹波外，选择容值较大的输出电容也可以获得更好的负载瞬态响应，但在设计应用中还应思考最大输出电容的限制条件。