BUCK電路工作原理分析詳細闡述

原文來自公眾號：硬件工程師看海

公眾號后臺回復：BUCK仿真文件

在電子電路中，電源一般分為兩類，一類是線性電源，一類是開關(guān)電源。線性電源具有噪聲小的優(yōu)點。開關(guān)電源雖然噪大，但是具有效率高、熱損小的優(yōu)點。

開關(guān)電源還可以細分為降壓型、升壓型和升降壓三類。也可按照隔離、非隔離，或者同步非同步再進一步細分。

在手機、電腦等消費電子領(lǐng)域，降壓型BUCK電路應用非常廣泛。是電源工程師的入門課，下面就介紹BUCK降壓電路的基本工作原理，并進行原理仿真，后臺回復：BUCK仿真文件可以得到仿真源文件。

為了把我們的主要精力放在理解BUCK原理上，我們選擇非同步BUCK進行分析，也就是電路中只有一個開關(guān)管，由二極管對電感續(xù)流放電。

基本的BUCK降壓電路由開關(guān)、電感、二極管和電容組成，簡約的東西經(jīng)過組合往往會迸發(fā)出不可思議的結(jié)果，BUCK就是這樣的電路。

電感的基本參數(shù)和意義見以前的文章：

電感參數(shù)有哪些？怎么選擇電感？

BUCk基本框圖如下：

當開關(guān)S1閉合導通時，VA電壓為高，Vin給電感L1充電，流過電感L1的電流逐漸增加，電流路徑見上圖綠色回路，電感充電波形見下圖。

當開關(guān)S1斷開時，Va為低電平，電感L1通過負載和二極管放電，電感L1的電流逐漸減小，電流路徑見下圖藍色部分，電感放電波形見上圖。

BUCK的基本工作過程就是對電感充放電的過程。

這里有個小說明，在同步BUCK中D1會被開關(guān)代替，以提高效率，在S1斷開時，但是本章中使用的是續(xù)流二極管，則在S1斷開時，VA其實是有一部分的負電壓的（差不多剛好-0.7V）。

BUCK輸入輸出電壓的計算關(guān)系：

我們不用管什么幅秒特性，只看最終、最基本、最本質(zhì)的電感相關(guān)公式：

在BUCK建立穩(wěn)態(tài)后，電感充放電的電流是相等的，△t=T*D是充電的時間，T*(1-D)是放電的時間，即穩(wěn)態(tài)時：

T為開關(guān)周期，D為占空比，就是開關(guān)導通的時間占整個周期的百分比。

同樣的道理：

整理得到：

非常簡單的計算過程，一點也不復雜。

下面看原理仿真，multisim仿真文件在公眾號后臺回復：buck仿真文件可以下載。

通過開關(guān)管對電感充放電，可以明顯看到電流的充放電三角波電流，當改變輸出電容時，有助于緩解輸出的紋波，然而由于BUCK開關(guān)架構(gòu)的先天不足，此紋波無法消除，抑制程度也有限。

同時我們也可以看到由于續(xù)流二極管的存在，當開關(guān)段開始，Va有小段的負電，此負電大約-0.7v，就是和二極管相關(guān)，同時由于此二極管的存在，輸入輸出關(guān)系也略微改變，導致輸出輸入不滿足D的關(guān)系，為了提升效率就出現(xiàn)了同步BUCK電路。

更多內(nèi)容可以關(guān)注公眾號：硬件工程師看海

---------------------更多內(nèi)容---------------------

往期干貨：

華為海思軟硬件開發(fā)資料

電感參數(shù)有哪些？怎么選擇電感？

工程師必須知道的LDO工作原理

怎么選擇BUCK降壓電源的電感？

過采樣系列二：傅里葉變換與信噪比

電源模塊可以并聯(lián)使用嗎？！

你知道電感和磁珠的6大區(qū)別嗎？