細說Buck電路的工作波形

關于“Buck”為什么叫“Buck”

細說Buck【1】工作過程

Buck電路雖然是我們日常工作中經常用到的電路，因為其構造有多種情況，各個廠家有一些自己定義的命名，導致很多工程師理解上會有差異和錯誤。如前文所述，Buck電路分為同步Buck控制器和非同步Buck控制器，我們分別看下兩種電路的各個環(huán)節(jié)的波形。

①非同步Buck電路

完整的非同步Buck電路如圖5.9所示。

圖5.9 非同步Buck典型電路

注意圖中，字母標識位置。

我們先看功率路徑（能量傳遞路徑）的波形。首先輸入的是一個直流電壓Vin，電壓稍微高一些，例如直流12V、24V、48V等等。最終輸出的電壓也是一個直流電壓Vout，是我們最終生成的供電電壓，例如直流5V、3.3V等。

開關管MOSFET在圖中為Q1， Vin接在開關管的一端，波形如圖5.10(a)所示。通過Q1導通和關斷，在Phase點產生方波電壓, 波形如圖5.10(b)所示?？刂崎_關管的控制信號保持周期值不變，通過調整占空比，控制通過Q1的導通時間Ton，通過控制導通時間控制高壓的時間，來調整輸出的能量。Q1導通時，Phase點電壓為Vin（Q1導通時，理想狀態(tài)我們可以認為Q1完全導通電阻為0），電感兩端的電壓分別為Vin和Vout，電流通過串接電感L1流入輸出端。

Q1關斷時，二極管參與電流回路，與電感串聯(lián)，通過功率電流，為輸出供電。電感L1會保持原來的電流方向，并且試圖保持原來大小，成為了一個能量提供的器件，瞬間形成了一個反向電動勢。電感右邊的電壓仍然是輸出電壓，電感的左邊會從Vin瞬間變成一個負壓。二極管從截止狀態(tài)，變成正向導通狀態(tài)，二極管的正端為0V（GND），它因為有正向導通壓降，其負端的電壓是一個負壓。此時Phase點的電壓也就變成了一個負壓。

結合Q1開關的過程，我們可以發(fā)現(xiàn)Q1的Phase點電壓波形是一個矩形波。

采樣電阻R1和R2檢測輸出電壓Vout，如圖5.10（c），兩個電阻分壓后輸出一個電壓如圖5.10（d）所示，并將其輸入誤差放大器（EA）與參考電壓Vref進行比較，如圖5.10（e）。被放大誤差電壓Vea被輸入到脈沖調制器（電壓比較器）中。這個比較器的另一個輸入是周期為T的鋸齒波如圖5.10(f)所示，圖中的案例為幅值3V。PWM電壓比較器產生的矩形脈沖波。聽從鋸齒波的起點開始到鋸齒波與誤差放大器輸出電壓交點結束。因此PWM輸出的脈沖寬度Ton與誤差放大器EA輸出的電壓成正比，如圖5.10(g)所示。

PWM脈沖輸入到電流放大器（驅動器）并以負反饋方式控制開關管Q1的通斷。

關于“Buck”為什么叫“Buck”

細說Buck【1】工作過程

本文以及后續(xù)相關的系列，會細說Buck電路的一些細節(jié)。

審核編輯：湯梓紅