- 如何更好的设计便携式电源

　　二： DC/DC 电源中电阻和电容的选择和设计：

　　1： 功率回路中的电容的特性和设计：

　　电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高，因此，在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。为了改善电容的高频特性，多个不同特性的电容器可以并联起来使用。图3是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。

　　ΔV= ΔI X ESRCout

　　当然并联越多， ESR越低，输出纹波越小。

　　

　　2：功率回路中的电感特性和设计：

　　I:Buck电路中输出电感的选择：

　　电感量的计算方法， DC/DC 输出电感电流波形根据工作的模式不同如下图所示：

　　

　　参数r的说明：

　　一般r值我们选0.25-0.5（最大输出电流时）

　　从公式可以看到， r随输出电流变化而变化，当r=2时，电感工作模式从连续过度到非连续。

　　基本方法的计算公式是从V=L*di/dt演化出来：

　　

　　

　　

　　

　　正激类输出滤波电感和 变换器输出电感相同一般工作在电流连续模式。电感量为：

　　

　　Ui----电感输入端电压

　　D---Ton/T占空比

　　Uo---输出电压

　　F=1/T---开关频率

　　k=ΔI/2Io

　　允许的纹波电流越小，即 越小，电感越大，纹波电流， 反之，电感较小，要求的电容较大， 一般k=0.05~0.1

　　II： 电感饱和电流必须满足以下公式：

　　

　　一般选择电感的饱和电流大于或等于控制器的最大开关电流。

　　Boost和Buck-boost电感的设计：

　　当设计为连续工作模式时，所需的电感量必须满足以下公式：

　　

　　式中Ii=Io/η（1-D）---输入电流平均值。

　　η---变换器效率。

　　当设计为断续工作模式时，所需的电感量必须满足以下公式：

　　

　　式中： Ui---电感输入端电压

　　3：系统的稳定性补偿：

　　这是一电压式（VM） DC/DC控制器的频响曲线： （没有回路补偿）

　　

　　从以上曲线可以看出：

　　主极点由输出电感电容谐振决定的双重极点。增益以-40Db/斜率下降

　　输出的等效内阻ESR和容值构成一级零点，此时增益以-20Db/斜率下降直到过零点。，这样一来使得相位余量的范围在450到900

　　但当输出电容的ESR太低，相移可能达到1800， 而且f0 太接近开关频率（f0》fsw/3），也会使系统不稳定。

　　综上所看：

　　高ESR 的输出电容 Cout ， 可以得到更大的相位余量，但同时输出纹波较大，因为 ΔV= ΔI X ESRCout. 。 低感量的输出电感可以得到更大的相位余量，在在负载瞬态响应中过冲很小，但开关电流的峰值高会很高，即输出输出纹波较大。

　　

　　因此我们可以说， 电源设计是一系列的折衷考虑。

　　为了使我们的电源系统更加稳定， 如果有调整电压输出反馈端，不过去我们可以通过以下方法调整， 使的我们可以在采用在采低的ESR电容， 输出纹波更低的条件下系统更稳定。

　　I： 一般的电压分压反馈网络：

　　传输函数 G（S）：

　　

　　

　　II： 加入一前馈电容：

　　其传递函数和增加的一级零， 极点如下：

　　

　　

　　

　　III：

　　

　　这种补偿方式增加一零点和一高频极点但减少了高频增益。被用于增加系统的相位余量。

　　

　　IV：

　　

　　这种补偿方式用于减少DC/DC变换器的高频增益， 提高相位裕量。并且减少反馈端的噪声。 但电容容值不能太大， 否则可能使系统的动态响应减慢。