在降壓轉(zhuǎn)換器中，導(dǎo)致壓降的主要原因有兩個(gè)：占空比和電阻。方程式 1 顯示了這種關(guān)系。

其中：

• V_duty 是由占空比引起的壓降
• V_R 是由電阻導(dǎo)致的壓降

占空比引起的壓降很容易獲得，如方程式 2 所示。

• V_in 是輸入電壓
• D 為占空比

為了進(jìn)一步分析 MOSFET 引起的壓降，圖 2-1 展示了降壓轉(zhuǎn)換器的基本工作模式。

圖 2-1 工作模式

在模式 1 中，高側(cè) MOSFET 處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此高側(cè) MOSFET 和電感器可以建模為兩個(gè)電阻：R_mos1 和 R_L。在模式 2 中，高側(cè) MOSFET 處于關(guān)斷狀態(tài)，但低側(cè) MOSFET 處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此仍然有兩個(gè)電阻：R_mos2 和 R_L。

根據(jù)工作模式，僅當(dāng)高側(cè) MOSFET 導(dǎo)通時(shí)，電池才會(huì)為系統(tǒng)供電。因此，基本概念涉及能量守恒和功率平衡。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，進(jìn)行了一些假設(shè)：

1. 電容器是理想的，這意味著輸出中沒(méi)有紋波
2. 電感器平均電流等于 RMS 值
3. 電池是穩(wěn)定的直流電源

在一個(gè)周期中，電池或輸入電源提供的功率僅由電阻器消耗，然后提供給輸出。雖然存在一些開(kāi)關(guān)損耗，但與電阻器引起的導(dǎo)通損耗相比，開(kāi)關(guān)損耗可忽略不計(jì)。此外，壓降區(qū)域中的 SW 電壓相對(duì)較低，從而降低了開(kāi)關(guān)損耗。

根據(jù)前面的分析可以得到功率平衡的公式。

其中：

• V_in、V_out 為輸入和輸出電壓
• I_out、I_L 為輸出電流和電感器平均電流
• R_mos1 和 R_mos2 為高側(cè)和低側(cè) FET 的導(dǎo)通狀態(tài)電阻。
• T 為周期
• R_L 為所用電感的直流電阻

根據(jù)方程式 3，I_L 等于 I_out，這類(lèi)似于假設(shè) 2，我們可以獲得簡(jiǎn)化的 方程式 4。

從方程式 4 可以看出，V_inD 是占空比引起的壓降，后一個(gè)是等效電阻引起的壓降。

現(xiàn)在，稍微轉(zhuǎn)換方程式 4，我們就可以得到方程式 5。

其中：

• P 是用于簡(jiǎn)化公式的系數(shù)

方程式 5 提供了一種估算降壓轉(zhuǎn)換器壓降的便捷方法。一些 TI 降壓轉(zhuǎn)換器具有適合電池應(yīng)用的 100% 占空比功能。在這些產(chǎn)品中，由于壓降是直接傳導(dǎo)的，因此可以使用方程式 7 輕松獲得壓降。

在后面一章中，我們會(huì)進(jìn)一步討論如何降低壓降以延長(zhǎng)電池使用時(shí)間。