1. 簡介

上圖所示，參考[ BUCK電路中有哪些電壓參數(shù)？ ]，根據(jù)電路節(jié)點來分類，BUCK電路有三個節(jié)點和對應(yīng)的電壓：

輸入節(jié)點/輸入電壓Vin、開關(guān)節(jié)點/電壓Vph、輸出節(jié)點/輸出電壓Vout。

另外，同步降壓型開關(guān)電源電路的功率級(Power Stage)由輸入電容、輸出電容、高邊開關(guān)管、低邊開關(guān)管，以及功率電感五個元件組成。本文，我們將簡單分析這五個功率級元件耐壓值的選型依據(jù)。

2. 開關(guān)節(jié)點的波形

參考上圖，由BUCK電路的工作原理可知，忽略開關(guān)管導通壓降V_(DS(ON)-H) 、 V_(DS(ON)-L) 的情況下，在Ton期間，開關(guān)節(jié)點電壓Vph等于輸入電壓Vin；在Toff期間，開關(guān)節(jié)點電壓Vph等于0。

所以，以功率電感元件為分割，輸入電容、高邊開關(guān)管、低邊開關(guān)管三個元件的耐壓值應(yīng)該大于等于電路設(shè)計參數(shù)中的V_(IN,MAX) ；

輸出電容的耐壓值應(yīng)該大于等于輸出電壓典型值Vout，通常需要是輸出電壓典型值的 1.25 倍，也就是多預留 25% 的裕量。

3. 低邊開關(guān)管的耐壓值是否可以選型為 D*Vin 也就是 Vout ？

上圖所示，如果將低邊開關(guān)管上的平均電壓表示為Vls,avg的話，那么Vd的大小用Vin或Vout如何表示呢？

低邊開關(guān)管上的瞬時電壓就是節(jié)點電壓Vph，Vph在Ton期間的電壓是Vin，在Toff期間的電壓為0，那么將Ton期間的伏秒積平均到整個TSW周期有：

Vin * Ton = Vd,avg * Tsw

從而解得低邊開關(guān)管在整個Tsw周期內(nèi)的平均電壓為

Vls,avg = (Ton/Tsw)*Vin = D*Vin = Vout

4. 高邊開關(guān)管的耐壓值是否可以選型為 (1-D)*Vin ？

同理，高邊開關(guān)管在Toff=(1-D)*Tsw關(guān)斷時間（低邊開關(guān)管或續(xù)流二極管導通）漏極和源極之間承受的電壓應(yīng)力才是Vin，所以高邊開關(guān)管在整個Tsw周期內(nèi)的平均電壓為

Vin*Toff=Vhs,avg*Tsw

從而解得高邊開關(guān)管在整個Tsw周期內(nèi)的平均電壓為

Vhs,avg = (Toff/Tsw)*Vin=(1-D)*Vin

5. 小結(jié)

由此可見

① 輸入電容的耐壓值需要大于等于Vin，或者是Vin的1.25倍；輸出電壓的耐壓值需要大于等于Vout，或者是Vout的1.25倍；這二者幾乎是確定的。

② 功率電感元件的位置比較特殊，是跨接在開關(guān)節(jié)點和輸出節(jié)點之間的，通常不需要關(guān)注其耐壓值。

③ 雖然在Toff關(guān)斷時間內(nèi)，高邊開關(guān)管上的電壓應(yīng)力等于Vin，但是平均到整個Tsw周期內(nèi)的平均電壓等于(1-D)*Vin。

④ 雖然在Ton導通時間內(nèi)，低邊開關(guān)管或續(xù)流二極管上承受的電壓應(yīng)等于輸入電壓Vin，但是平均到整個Tsw周期內(nèi)的平均電壓等于輸出電壓Vout = D*Vin。

那么，大家在選型高邊開關(guān)管電壓應(yīng)力時，是大于等于Vin還是(1-D)*Vin？在選型低邊開關(guān)管或續(xù)流二極管電壓應(yīng)力時，是大于等于Vin還是D*Vin=Vout？

推薦閱讀：

BUCK電路中有哪些電壓參數(shù)？

BUCK電路的電壓應(yīng)力有哪些？

推薦關(guān)注“電源先生”