Buck降压变换器是最常用的开关电源拓扑，通过高频开关和电感储能实现高效降压。本模块基于LM2596或TPS54331等专用芯片，效率可达85-95%，输入电压范围宽，输出可调。相比线性稳压器，开关电源功耗小、发热低，适合大功率或大压差场合。广泛应用于电赛的电源类题目，是开关电源设计的基础。

[Vin] → [开关管Q] → [续流二极管D] → [滤波电感L] → [输出电容C] → [Vout]
          ↑             ↓                    ↓
       [PWM驱动]    [续流回路]          [能量储存]
          ↑                                  ↓
     [控制芯片] ←─ [误差放大器] ←─ [反馈分压]
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    [基准电压]

工作过程：
开关闭合：Vin→L→Cout，电感充电，电流上升
开关断开：L→D→Cout，电感放电，电流下降
输出电压：Vout = Vin × D (D为占空比)

- 芯片型号: LM2596 (150kHz, 3A), TPS54331 (500kHz, 3A) - 输入电压: 4.5V-40V (LM2596), 3.5V-28V (TPS54331) - 输出电压: 1.25V-37V可调 - 输出电流: 3A (持续), 峰值更高 - 开关频率: 150kHz (LM2596), 100-500kHz可调 (TPS54331) - 效率: 85-95% (取决于压差和负载) - 纹波: <50mV (5V输出, 3A负载) - 保护功能: 过流保护、过热保护、欠压锁定

LM2596:

TPS54331:

- 输入端: 100μF电解电容+100nF瓷片电容 - 电感: 33μH-100μH (根据输出电流选择) - 续流二极管: 肖特基二极管（压降低，效率高） - 输出端: 220μF低ESR电容（铝聚合物或钽电容） - 反馈网络: 精密电阻分压（1%精度） - LED指示: 输出电压指示灯 - 散热器: 大电流时芯片需散热 - 测试点: 输入/输出电压电流测试点

- 输入电压范围: 4.5-40V (LM2596) - 输出电压范围: 1.25-37V (可调), 或固定3.3V/5V/12V - 输出电流: 持续3A, 瞬间峰值5A - 开关频率: 150kHz (固定) 或 100-500kHz (可调) - 效率:

1. 12V→5V@2A: ~92%
2. 24V→5V@2A: ~90%
3. 12V→3.3V@2A: ~88%

- 输出纹波: 典型30mV (加LC滤波后<10mV) - 负载调整率: ±0.5% - 线性调整率: ±0.2% - 静态功耗: 5-10mA

1. 电感选择: L = (Vout×(Vin-Vout))/(ΔIL×f×Vin)，ΔIL取Iout的30% 2. 二极管选择: 肖特基二极管，耐压≥Vin，电流≥Iout 3. 输出电容: 低ESR电容，容量越大纹波越小 4. 反馈设置: Vout = Vref × (1 + R1/R2)，常用R2=1kΩ 5. PCB布局: 输入电容、续流二极管、输出电容靠近芯片 6. 接地: 功率地和信号地分开，单点接地 7. 热设计: 计算功耗，添加散热器或铜箔散热 8. 软启动: TPS54331的SS脚接电容控制启动时间

- 2021年C题: 三相AC-DC变换电路（后级DC-DC） - 2019年A题: 电动小车动态无线充电（降压充电） - 2017年A题: 微电网模拟系统（DC-DC变换） - 2013年A题: 单相AC-DC变换电路（PFC后级） - 2011年A题: 开关稳压电源（核心模块） - 2009年A题: 光伏并网发电（MPPT降压）

1. 参数计算: 根据输入输出电压电流计算L、C参数 2. 同步整流: 用MOSFET替代二极管提高效率（TPS54331内置） 3. PCB设计: 开关节点面积最小化，减少EMI 4. 输入滤波: 加LC滤波器抑制输入纹波 5. 输出滤波: 二级LC滤波降低纹波至mV级 6. 负载瞬态: 输出加大电容改善负载瞬态响应 7. 频率选择: 高频减小元件尺寸，低频降低开关损耗 8. 并联扩流: 多个Buck模块并联提高输出电流