降压转换器生产厂家通常会给出一个典型应用电路，帮助工程师快速完成原型设计，电路中一般会给出器件型号和具体数值，但不会详细说明器件的选择。如果某些器件已经停产或要寻找更便宜的器件，设计人员很难重新选择等效的替代器件。
本文介绍了一种采用连续电流模式(ccm)、固定频率的脉宽调制(pwm)降压转换器结构。所讨论的原理同样适用于其它转换器结构，但不能直接套用本文的公式。为了说明降压转换器的设计，我们举例说明元件参数值的计算。有四个设计参数是必需的：输入电压范围、输出电压、最大输出电流和开关频率。图1列出了这些参数和所需的基本元件。
电感的选择
设计降压开关转换器时对电感值的计算要求很严格，首先假设转换器工作在ccm模式，ccm意味着关断时间内电感不会完全放电。下列公式假设使用的是理想开关(导通电阻为零，关断电阻无穷大，零开关时间)和理想二极管：
(1)
fsw为降压转换器的开关频率，lir为电感电流比例因子，表示iout的百分比(例如300map-p的纹波电流与1a输出电流之比=0.3a/1a=0.3lir)。
lir取0.3可以很好地平衡效率和负载瞬态响应，增大lir(允许更大的电感纹波电流)会加快负载瞬态响应，减小lir(降低电感纹波电流)会减慢负载瞬态响应。图2描述了瞬态响应与电感电流的关系(给定负载电流，lir的取值范围是0.2~0.5)。
电感的峰值电流决定了电感的饱和电流，同时也决定了电感的尺寸。当元器件的温度升高时，电感线圈的饱和会降低转换器的效率。可以通过下式计算电感的峰值电流：
,其中
按照图1所列出的参数，可以计算出电感值为2.91uh(lir=0.3)。选择一个接近计算值的标准电感，如2.8μh，并确定其饱和电流大于所计算的峰值电流(ipeak=8.09a)，选择足够大的饱和电流(10a)有助于补偿电路的离散性和元器件数值的差异。可以接受的裕量是高于计算值的20%，这时电感的最大直流电阻(dcr)是5~8mω。为了减小功耗，要选择尽可能小的dcr。选择不同供应商的电感，要看其最大dcr而不是典型值，最大值能够保证在最坏工作条件下的器件特性。
输出电容的选择
降压转换器的输出电容是为了降低电压过冲和输出纹波，输出电容的容量不足会产生较大的电压过冲，较大的电压纹波是因为输出电容容量不足或较高的等效串联电阻(esr)。电路设计中都会给出电压过冲和纹波指标，为了达到要求，一定要选择足够大的电容容量和较低的esr。稳压输出端的负载从满负荷突降为零时，要求有足够大的输出电容，以防止储能电感对输出电压产生影响，使其高于最大稳压值。输出电压过冲可由下式计算：
(2)
重新整理上式，可得：
(3)
co是输出电容，δv是最大输出电压过冲。
设置最大输出电压过冲为100mv，由上式计算输出电容为442uf，加上20%的典型容差，实际输出电容为530uf，最接近的标准电容为560uf。单独考虑电容引起的输出纹波时，纹波输出电压为：
输出电容的esr决定了输出电压的纹波，可由下式计算：
注意，如果输出电容的esr很低可能会引起转换器工作不稳定。不同器件的工作稳定性不完全相同，所以选择输出电容时一定要仔细阅读其规格书，并注意其稳定性。
输出电容及其esr引起的输出电压纹波为：
(4)
重新整理上式，可以得到：
(5)
比较好的降压转换器的输出电压纹波通常小于2%。对于560uf的输出电容，公式5计算得出最大esr为18.8mω。因此选择esr低于18.8mω，容值大于560uf的电容。为了获得较小的esr，可以并联多个电容。图3给出了输出电压纹波和输出电容及esr的关系。这里采用了钽电容，较低的esr有助于控制输出纹波。
图3：输出电压纹波和输出电容及esr的关系
输入电容的选择
输入电容的纹波电流决定了容值和尺寸，下式用于计算输入电容所能控制的纹波电流：
图4所示是电容纹波电流和降压转换器输出/输入电压比的关系曲线。最差工作条件是输入电压等于两倍的输出电压(vout/vin=0.5)，产生iout (max) /2的纹波电流。
图4：电容纹波电流和降压转换器输出/输入电压比的关系曲线
降压转换器的输入电容与其输入阻抗
