DCDC 实际应用大揭秘：常见问题与应对策略（一）

在实际应用 DCDC Buck 电路时，我们常常会遇到各种各样的问题，而这些问题大多与电路设计原理、器件选型以及 PCB 布局密切相关。下面，我们将详细介绍几个典型问题，并从原理层面深入分析其产生的原因，同时给出相应的解决方案。

问题 1：电感发热、啸叫

电感发热原因

电感发热往往是由于电感饱和导致的，即电感的饱和电流低于电路实际峰值电流。为了更好地理解电感饱和现象，我们先来复习一下电感饱和的概念。当通过电感的电流增加到一定程度后，磁芯的磁导率会急剧下降，进而导致电感量下降。此时，电感将无法有效地储存更多的磁能，就如同没有磁芯的空心线圈，从而产生发热现象。从另一个角度看，电感感量下降，其阻抗（jwL）也会降低，当感量降低到一定程度，阻抗近似为 0，相当于短路，电感便会发热。

电感啸叫原因

电感啸叫通常出现在负载较低或者负载较高的情况下。人耳的听觉频率范围一般在 20 - 20KHz 之间，而 DCDC 的开关频率通常在 100k - 1MHz 之间。我们能听到滋滋响，说明 DCDC 频率降低到了人耳的听觉频率范围。在轻载或者负载突变时，DCDC 电路会从连续导通模式（CCM）切换至不连续导通模式（DCM），DCM 又可分为降频 DCM 和定频 DCM。在实际使用中，大部分采用降频 DCM 模式。当电感电流归零后，控制器可能需要等待一段时间才会启动下一个开关周期，这会导致平均开关频率下降。若频率进入 20Hz - 20kHz 范围，就会引发啸叫。当负载电流过大时，过载保护机制会触发，Buck 电路在过载时可能进入保护模式（如打嗝模式、限流模式），导致 MOS 管周期性地关闭和重启开关动作，此时开关频率可能降低至几百 Hz 甚至更低，进入人耳可听范围。

解决方案

我们可以使用公式 L = Vout * (Vin - Vout) / (Vin * ΔIL * f) 来计算电感值，其中 ΔIL 通常取负载电流的 20% - 40%。同时，应选择饱和电流高于负载电流 1.5 倍的电感，以确保电感在正常工作时不会出现饱和现象。

问题 2：自举电容（boot 电容）选择不对，电路无输出，或者 MOS 管较热易烧毁

电路输出不正常原因

自举电容选择过大或过小都会导致电路输出不正常。当自举电容过小时，电容储存的电荷不足，会使高端侧的 MOSFET 栅极驱动电压下降，无法完全导通，使其进入可变电阻区。随着 VGS 增加，Rdson 逐渐减小，直到达到饱和状态后趋于稳定。由于 MOSFET 导通不完全，会增加导通损耗和发热，甚至损坏 MOS 管，同时开关损耗也会增加。此外，电容较低还会降低开关速度，延长开关过渡时间，导致开关损耗上升，整体效率降低。当自举电容过大时，充电时间如果不足，可能导致电容电压无法达到所需值，从而影响高端 MOSFET 的驱动。而且，如果电容太大，充电电流过高，很容易让上面的那个二极管烧掉。