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ZHCAE47 June 2024 LMR51610 , TPS629210

2.1 在 CCM 模式下工作的降压转换器的压降估算

在降压转换器中，导致压降的主要原因有两个：占空比和电阻。方程式 1 显示了这种关系。

方程式 1.

V_{drop} =(V_{d u t y} + V_{R})

其中：

占空比引起的压降很容易获得，如方程式 2 所示。

方程式 2.

V_{duty} =[V_{i n} (1-D)]

为了进一步分析 MOSFET 引起的压降，图 2-1 展示了降压转换器的基本工作模式。

图 2-1 工作模式

在模式 1 中，高侧 MOSFET 处于导通状态，因此高侧 MOSFET 和电感器可以建模为两个电阻：R_mos1 和 R_L。在模式 2 中，高侧 MOSFET 处于关断状态，但低侧 MOSFET 处于导通状态，因此仍然有两个电阻：R_mos2 和 R_L。

根据工作模式，仅当高侧 MOSFET 导通时，电池才会为系统供电。因此，基本概念涉及能量守恒和功率平衡。为了简化计算，进行了一些假设：

在一个周期中，电池或输入电源提供的功率仅由电阻器消耗，然后提供给输出。虽然存在一些开关损耗，但与电阻器引起的导通损耗相比，开关损耗可忽略不计。此外，压降区域中的 SW 电压相对较低，从而降低了开关损耗。

根据前面的分析可以得到功率平衡的公式。

方程式 3.

V_{in} I_{L} DT= {I_{L}}^{2} [{R_{L} T+R}_{mos1} DT+ {VR}_{mos2} (1-D)T+ V_{out} I_{out} T]

其中：

根据方程式 3，I_L 等于 I_out，这类似于假设 2，我们可以获得简化的方程式 4。

方程式 4.

V_{i n} D - I_{o u t} [{R_{L} T + R}_{m o s 1} D T + R_{m o s 2} (1 - D) T] = V_{o u t}

从方程式 4 可以看出，V_inD 是占空比引起的压降，后一个是等效电阻引起的压降。

现在，稍微转换方程式 4，我们就可以得到方程式 5。

方程式 5.

V_{d r o p =} V_{i n} (1 - D / P)

方程式 6.

P = [1 + {{(R}_{L} + R}_{m o s 1} D + R_{m o s 2} (1 - D)) / R_{o u t}]

其中：

方程式 5 提供了一种估算降压转换器压降的便捷方法。一些 TI 降压转换器具有适合电池应用的 100% 占空比功能。在这些米6体育平台手机版_好二三四中，由于压降是直接传导的，因此可以使用方程式 7 轻松获得压降。

方程式 7.

V_{d r o p =} I_{o u t} {{(R}_{L} + R}_{m o s 1})

在后面一章中，我们会进一步讨论如何降低压降以延长电池使用时间。