Понижающий DC-DC (buck): дроссель, конденсаторы, делитель

Дроссель, входная и выходная ёмкость, ток ключа и делитель обратной связи понижающего преобразователя по методике Texas Instruments SLVA477 и SLYT670.

Входное напряжение (типовое)

Наибольшее входное напряжение

При нём наибольшие пульсации и ток ключа. Пусто — равно типовому.

Выходное напряжение

Наибольший ток нагрузки

Частота переключения (наименьшая)

Пульсации тока дросселя от Iвых

TI рекомендует 20–40 %.

Допустимые пульсации на выходе ΔUвых

Допустимые пульсации на входе ΔUвх

От пика до пика. TI SLTA055 советует не больше 75 мВ.

КПД

Оценка или график из паспорта ИМС; TI для оценки берёт 90 %.

Опорное напряжение ИМС Uоп (FB)

Feedback voltage из паспорта ИМС. Пусто — делитель не считается (ИМС с фиксированным выходом).

Ток вывода FB (наибольший)

Feedback bias current из паспорта. Ток делителя берётся не меньше 100·IFB.

Ряд резисторов делителя

Результат

Индуктивность дросселя L (расчётная): 9,722 мкГн
Дроссель: ближайший больший номинал E12: 10 мкГн
Коэффициент заполнения D при Uвх.макс: 39,68 %
Пульсации тока ΔIL с этим дросселем при Uвх.макс: 714,3 мА
Пиковый ток ключа и дросселя: 2,357 А
Выходная ёмкость не меньше: 3,571 мкФ
ESR, при котором пульсации от него равны ΔUвых: 70 мОм
Входная ёмкость не меньше: 13,26 мкФ
Действующий ток входного конденсатора: 1,005 А
Средний ток диода (асинхронная схема): 1,206 А
Делитель ОС: R1 (выход — FB): 43 кОм
Делитель ОС: R2 (FB — общий): 8,2 кОм
Uвых с этими резисторами: 4,995 В

Методика TI — для режима непрерывного тока дросселя: когда средний ток дросселя меньше половины пульсаций (малая нагрузка), преобразователь переходит в прерывистый режим, и формулы неточны.
Конденсаторы — керамика X5R или лучше: у остальных ёмкость сильно падает под постоянным напряжением и при нагреве. Пульсации от ёмкости и от ESR складываются — берите запас по обоим.
Дроссель выбирается с током насыщения больше пикового тока ключа, а у ИМС ток срабатывания защиты ILIM(min) должен быть больше Iвых + ΔIL/⁠2 (формула 3 TI).
Входная ёмкость и её ток — для худшего D в диапазоне Uвх от типового до наибольшего (TI SLYT670). Это ёмкость под рабочим напряжением: номинал керамики берут больше, ток — по допустимому току пульсаций конденсатора.
При наибольшем входном напряжении пульсации тока дросселя — 35,7 % вместо заданных 30 %: дроссель рассчитан на типовое Uвх. Для запаса возьмите индуктивность больше.
Делитель ОС: ток 97,6 мкА — не меньше 100·IFB (TI, ф. 9); Uвых с номиналами ряда E24 отличается от заданного на −0,098 %. К этому добавляются допуск резисторов и разброс Uоп по паспорту ИМС.

Индуктивность дросселя L (расчётная): 9,722 мкГн

Формула

D = U_вых / (U_{вх.макс}η)
L = U_вых(U_вх − U_вых) / (ΔI_Lf_sU_вх)
I_кл = ΔI_L/⁠2 + I_вых
C_вых = ΔI_L / (8f_sΔU_вых)
C_вх = D(1 − D)I_вых / (f_sΔU_вх)
I_Cвх = √(D(1 − D)I_вых² + DΔI_L²/⁠12)
U_вых = U_оп(1 + R₁/⁠R₂)

Подробнее о расчёте

Как считается

По методике Texas Instruments SLVA477 для режима непрерывного тока дросселя. Коэффициент заполнения — при наибольшем входном напряжении и с учётом КПД: D = U_вых/⁠(U_{вх.макс}·η). Дроссель — по пульсациям тока ΔI_L, обычно 20–40 % от I_вых:

L = U_вых(U_вх − U_вых) / (ΔI_L·f_s·U_вх)

С ближайшим большим номиналом E12 пересчитываются пульсации, пиковый ток ключа I_вых + ΔI_L/⁠2 и выходная ёмкость ΔI_L/⁠(8f_sΔU_вых).

Входной конденсатор отдаёт ключу импульсы тока. Его ёмкость C_вх ≥ D(1 − D)I_вых/⁠(f_sΔU_вх), действующий ток √(D(1 − D)I_вых² + DΔI_L²/⁠12) (TI SLYT670); худший случай — D, ближайший к 50 %.

Делитель ОС: U_вых = U_оп(1 + R₁/⁠R₂), ток делителя не меньше 100·I_FB. Из пар номиналов ряда выбирается дающая напряжение точнее всего.

Пример

12 В (до 14 В) → 5 В, 2 А, 500 кГц, пульсации 30 %, КПД 90 %: D = 39,7 %; L = 9,72 мкГн → 10 мкГн; пиковый ток 2,36 А; C_вых ≥ 3,6 мкФ при 50 мВ. При 12 В D = 46,3 %: C_вх ≥ 13,3 мкФ при 75 мВ, ток 1,01 А. U_оп = 0,8 В, I_FB = 0,1 мкА: 43 кОм и 8,2 кОм из E24 дают 4,995 В.

Что не учтено

Прерывистый режим при малой нагрузке.
Скачок нагрузки: ёмкость часто задаёт допустимый провал напряжения (формула 14 SLVA477).
Падение ёмкости керамики под напряжением, потери в дросселе, компенсация петли — по паспортам.

Источники

Hauke B. Basic Calculation of a Buck Converter's Power Stage. Texas Instruments, SLVA477C (декабрь 2011, ред. C — сентябрь 2026): формулы (1) коэффициент заполнения с КПД, (2) пульсации тока, (3) наибольший ток нагрузки ИМС, (4) пиковый ток ключа, (5) и (6) индуктивность при пульсациях 20–40 % от Iвых, (7) ток диода, (9)–(11) делитель ОС с током не меньше 100·IFB, (12) выходная ёмкость, (13) пульсации от ESR. Расчёта входной ёмкости в ней нет — только «минимум из паспорта ИМС». Открыт. Российской нормы на расчёт нет.
Xie M. How to select input capacitors for a buck converter. Texas Instruments, Analog Applications Journal, SLYT670, 2-й кв. 2016: формулы (1) входная ёмкость C ≥ D(1 − D)·Iвых/(ΔUвх·fs), (2) D с КПД, (3) действующий ток входного конденсатора; худший случай — D, ближайший к 50 %. Открыт.
Arrigo J. Input and Output Capacitor Selection. Texas Instruments, SLTA055, февраль 2006: та же формула входной ёмкости, рекомендация пульсаций на входе не больше 75 мВ от пика до пика. Открыт.
ГОСТ 28884-90 (МЭК 63), 1990 — ряды E12, E24 и E96; номиналы — из static/lib/eseries.js проекта, текст стандарта не открывался.

Обновлено 09.11.2026.