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01 / 背景简述 /
图 1 非同步BUCK转换器拓扑
图 1所示，是（TPS54561DPRT）非同步BUCK转换器拓扑，已经内置了高边开关管，关键的外围元件包括功率电感、续流二极管、输出电容和输入电容。
[ 从0到1设计BUCK(5) | 电流纹波系数选择，功率电感计算优化指南 ]完成了功率电感选型。
[ 从0到1设计BUCK(6) | 非同步BUCK降压电路续流二极管选型准则 ]完成了续流二极管选型。
[ 从0到1设计BUCK(7)：BUCK降压电路输出电容选型方法1 ] [ 从0到1设计BUCK(7) | BUCK降压电路输出电容选型方法2 ]完成了输出电容选型。
此文进行输入电容选型。
02 / 输入电容取值的考量因素 /
陶瓷电容器的值随温度和施加到电容器的直流偏置而变化很大。通过选择在整个温度范围内更稳定的介电材料，可以将温度引起的电容变化降至最低。
开关稳压电容器通常选择X5R和X7R陶瓷电介质，因为它们具有高电容体积比，并且在整个温度范围内相当稳定。
输入电容器的两个基本选型原则：
- 输入电容器的额定电压必须大于最大输入电压，且考虑直流偏置。
- 输入电容器的容值必须满足输入纹波电压的要求。
- 输入电容器的纹波电流额定值还必须大于具体电路中的最大输入电流纹波。
03 / 额定电压必须大于最大输入电压 /
此例中（参考TPS54561规格书或者[ 从0到1设计BUCK(2) | 为什么要设计电路？电源工程师必知的电路设计第一步！ ]设计需求），需要支持的最大输入电压是60V，所以需要至少额定电压为60 V的输入电容。
考虑到降额使用，实际可以选用75V耐压及以上的MLCC陶瓷电容。
04 / 容值必须满足输入纹波电压的要求 /
由《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.2.3.5 输入纹波电压”章节可知，降压电路输入纹波电压大小可以通过公式(3.185)计算得到。
因为此例中我们准备选型的输入电容器是陶瓷电容MLCC，可以忽略ESR因素导致的输入纹波电压分量，所以输入端纹波电压大小仅由输入电容C充放电导致的纹波电压分量决定，通过公式(3.182)计算即可。
由《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.2.3.6 输入纹波电压的最大值是多少”可知，表达式 D×(1-D) 在占空比 D=0.5 时取得最大值为0.25；且从此例设计需求中可知，输入纹波电压最大值为0.3V，最大负载电流为5.0A，开关频率典型值为400kHz。
所以，为了满足输入纹波电压的要求，计算所需输入电容量最小值如下所示：
所以，5颗2.2uF电容并联后的总容值为11uF（不考虑陶瓷电容偏压特性或降额使用），可以满足输入纹波电压小于0.3V的设计需求。
反之，在5*2.2uF输入电容考虑直流特性之后的电容量约为8.8uF的情况下，使用公式42计算输入纹波电压，结果是355mV。这点比输入纹波电压目标值0.3V多出55mV，需要根据具体应用取舍。如果输入纹波电压必须小于0.3V，则可以通过增加输入电容数量来达到。
05 / 纹波电流额定值必须大于最大输入纹波电流值 /
参考TPS54561规格书，使用公式41计算输入纹波电流，结果是2.26A。
由《开关电源宝典·降压电路(BUCK)的原理与应用》“3.3.10 输入电容的瞬时电流、平均电流和有效电流”可知，输入电容上均方根电流的计算公式为(3.300)，，且该均方根电流在占空比为0.5时取得最大值。
此例中（参考TPS54561规格书或者[ 从0到1设计BUCK(2) | 为什么要设计电路？电源工程师必知的电路设计第一步！ ]设计需求），输入电压最小值为 V_(IN,MIN)=7.0V ，输入电压最大值为 V_(IN,MAX)=60V ，输出电压典型值为 V_OUT=5.0V ，所以该电路占空比的最大值和最小值分别为 D_MAX=5.0V/7.0V=0.714 和 D_MIN=60V/7.0V=0.083 。
占空比0.5介于0.083和0.714之间，所以输入电容上均方根电流在占空比等于0.5时取得最大值2.5A，如下所示：
06 / 输入电容选型的结果 /
图 2 TPS54561DPRT电路设计实例
图 2所示TPS54561DPRT电路设计实例，C1(5*2.2uF)就是输入电容。表 1显示了高压电容器的几种选择。
表 1 常用的高压输入电容
如果输入电容使用2.2uF±20% / 100V，可选的具体型号有：
Murata Electronics GRM32ER72A225MA35L (2.2 uF 20% 100 VDC 1210 X7R)
TDK C3225JB2A225M230AB (2.2 uF 20% 100 VDC 1210 X7R)
KYOCERA AVX 12101C225MAT2A (2.2 uF 20% 100 VDC 1210 X7R)
如果输入电容使用10uF±20% / 100V，可选的具体型号有：
Murata Electronics GRM32EC72A106ME05K (10 uF 100 VDC 20% 1210 X7S)
TDK C5750X7S2A106M230KB (100V 10uF X7S 2220 20%)
KYOCERA AVX 22201C106M4Z2A (100V 10uF X7R 2220 20% Flex AECQ)
07 / 小结 /
表 1所示，是TPS54561DPRT规格书推荐的输入电容器，100V耐压电容器的最大电容量为2.2uF，没有推荐10uF 100V，实际应用中选用2.2uF 100V电容器而不是10uF 100V电容器，这是由制造成本决定的，单颗MLCC陶瓷电容的电容量越大、耐压值越高，制造成本也越高，售价也就越高。
图 2所示，基于TPS54561DPRT非同步BUCK转换器芯片的外围关键元件（功率电感、续流二极管、输出电容和输入电容）至此已经选型完毕。
后续几篇文章将进行辅助功能电路配置，如自举电容、软启动电容、使能/欠压闭锁等。