本文讨论了如何利用已公布的分立器件数据资料来设计可用于计算机和手持设备的电源电路，描述了台式机和笔记本电脑中降压转换器的拓扑结构，以及手持设备中常见的负载开关网络。作者还阐述了相应的热力学计算方法，对于特定功率密度要求的应用，这种计算至关重要。

降压转换器的功能在于降低输入电压，使之与负载匹配。降压转换器的基本拓朴由主开关和断开期间所用的二极管开关构成。当一个MOSFET与续流二极管并联时，它就被称为同步降压转换器。这种降压转换器布局的效率比过去的降压转换器更高，这是因为低边MOSFET与肖特基二极管采用了并联方式。图1为同步降压转换器的示意图，这是当前台式机和笔记本电脑中最常采用的布局结构。

基本计算方法

晶体管开关Q1和Q2均为N沟道功率MOSFET。这两个MOSFET通常称为高边或低边开关，低边MOSFET与肖特基二极管并联。这两个MOSFET和二极管构成了转换器的主要功率通道。这些组件的损耗也是总损耗的重要部分。根据纹波电流和纹波电压可确定输出LC滤波器的大小。依据每种情况下采用的特殊PWM，可选择反馈电阻网络R1和R2。某些器件具备逻辑设置功能，用于设定输出电压。要根据功率大小和期望频率下运行的工作性能来选择PWM。这意味着当频率提高时，需要有足够的驱动能力驱动MOSFET的门，这构成了标准同步降压转换器所需的最小组件数目。

设计人员应首先检查其要求，即V_输入、V_输出和I_输出以及工作温度要求。然后再将这些基本要求与已得到的功率流、频率和物理尺寸要求结合起来。

下文是一个典型的设计范例：

1. V_输入=12Vdc、V_输出=1.6Vdc、I_输出=5Adc；

2. 环境温度为25°C；

3. 初始计算时的最小电源效率大于80%；

4. 标准工作开关频率为200kHz到600kHz；

5. PWM I.C.的开关频率为300kHz，作为一个标准公共频率。

根据上述条件可得出输出功率为8瓦，而输入功率必须为10瓦。功率损耗为2瓦，它转化为热。主要损耗是由晶体管和二极管产生的，所产生的热量将使半导体的结温升高。因而在设计过程中必须进行结点和环境的热计算。

A. 降压器的占空比计算

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1. D=V_输出/V_输入；T=1/f_开关

2. D=1.6V/12V；D=.133；T=1/300kHz；T=3.33us；

3. T_导通=D*T=(0.133)*3.33us；

4. T_关断=T- T_导通=3.33us-0.443us=2.86us；

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占空比的方程1到4与理论计算完全一致。它们并未考虑直流电阻和半导体的限制。

B. LC输出滤波器要根据电流和电压纹波计算

这些参数由负载要求得来，实际计算与组件的ESR和DCR相关。

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5. L=(V_输出/(dI*F))*(1-V_输出/ V_输入 ；I_负载=5Adc；dI=%33* I_负载(纹波)；L=2.7uH；

6. C_输出 >(L*(dI)²)/(2*(dV)* V_输出))；V_输出=1.6；dV=%.75*V_输出(纹波)；C=180uF；

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C. 功率MOSFET门驱动的计算

Cgs和Cds由MOSFET的性能参数得到。在MOSFET性能规范中，以表格和曲线的形式给出电容值。这些值为Ciss、Coss和Crss，这些参数将由生产厂商列在数据表上。tr和tf可从PWM IC的规范说明书中得到。在详细的PWM规范说明书中，还列出或画出与电容负载