DCDC选型及计算

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2026-08-03

DCDC选型及计算

温升计算
- 根据输入输出及负载电流，查看datasheet，获取效率值，如 η ≈ 88%
- 查看结对环境的温度θJA，如 θJA ≈ 45°C/W
- 输出功率 Pout = 12V × 2A = 24W
- 输入功率 Pin = Pout / η = 24W / 0.88 ≈ 27.27W
- 总功耗 Pd = Pin - Pout = 27.27W - 24W = 3.27W
- ΔTj = Pd × θJA = 3.27W × 45°C/W ≈ 147.15°C
- Tj = Ta + ΔTj = 25°C + 147.15°C = 172.15°C
开关频率
- 高频DCDC优点
  - 减小电感尺寸，电感的计算公式与频率成反比，因此电感的感值可以缩小
  - 减小电容尺寸，电容的阻抗随频率升高而降低，高频也导致了更小的电感纹波电流，即使容值较小，也能提供足够低的阻抗路径来滤除纹波电流
  - 动态响应更佳，更快的调节
  - 纹波通常也可以做得更小
- 高频DCDC缺点
  - 效率降低，单位时间开关次数多，开关损耗更大，发热更严重
  - 电磁干扰更难以处理
  - 元件布局更敏感，回路要求更小
  - 需要选择高频特性好的功率电感和低ESR/ESL的电容
- 误解：
  - 为了抵消发热，高频DCDC用在小电流上，误解：高频DCDC用在小电流上，DCDC的效率会严重下降
  - 为了方便布局回路和EMI，选择较大的电路板，误解：高频DCDC目的就是为了减小体积

功率分析

散热设计

4层板，提供额外的内部铜皮
开窗增加表面散热能力

电感分析

计算
负载大电流意味着电感体积很大，同时也需要大uH电感，以此降低纹波，但大电感意味着较高的DCR，在大电流时发热严重
- 原因：电感的DCR和工艺相关，更短更粗的导线制成的电感，DCR较低，因此可以用更短更粗的导线制成相同uH值的电感，代价是电感体积增大，或者绕制圈数较少，代价是电感uH较小
- 解决方案1：DCDC选型开关频率较高的，此时对电感的uH值可以减小
- 解决方法2：电感体积加大，DCR可以选择到较低的mΩ值
- 解决方法3：选择的电感磁芯材料更好，封装不一样
- 解决方法4：大电流分成2个或多个DCDC电路，交替工作
- 解决方法5：优化散热：大铜皮+电感周围散热

分压电阻计算

架构科普

自适应导通时间（COT）控制模式：这种架构本身就具有超快的瞬态响应，其响应速度与开关频率无关，可以在中等频率下实现极佳的动态性能。