BUCK結(jié)構(gòu)開關(guān)電流與輸出電流的關(guān)系

這次我們來分析一下 BUCK 結(jié)構(gòu)開關(guān)電流與輸出電流的關(guān)系。

BUCK 結(jié)構(gòu)的工作原理及波形 BUCK 結(jié)構(gòu)簡單原理圖見圖 1，工作時(shí)各點(diǎn)的電壓電流波形見圖 2。

不考慮上電時(shí)的情形，僅考慮穩(wěn)定工作時(shí)，情況如下：當(dāng)開關(guān)管 Q 導(dǎo)通時(shí)，SW 點(diǎn)通過開關(guān)管接到 VIN 上，故 SW 點(diǎn)電壓等于 VIN，此時(shí) VIN 給電感充電，電流逐漸上升；開關(guān)管與電感串聯(lián)，開關(guān)管上電流與電感相同；此時(shí)肖特基二極管反偏，反肖特基二極管的電流等于 0。

當(dāng)開關(guān)管 Q 關(guān)斷時(shí)，由于電感電流不能突變，電感電壓變?yōu)樽蟮陀腋?，肖特基二極管鉗位電感 L 左端電壓，同時(shí)與電感形成續(xù)流回路。如果忽略肖特基二極管的壓降，則 SW 點(diǎn)電壓等于 0V。

由于電感的放電，電感的電流逐漸下降，同時(shí)，肖特基二極管與電感是串聯(lián)在一起，故此時(shí)肖特基二極管的電流等于電感的電流。

開關(guān)電流與輸入、輸出電流的關(guān)系

通過上面的分析，我們可以看到，對于 BUCK 電路，電感始終串聯(lián)在輸出回路里，電感的平均電流即為輸出電流。

同時(shí)，結(jié)合上面的分析，電感的最大電流與開關(guān)管的最大電流相等。也就是說，對于 BUCK 電路，開關(guān)電流與輸出電流直接相關(guān)。

由于電感上電流有一定的紋波（而紋波的大小與電感量有關(guān)），故輸出電流一定是小于最大開關(guān)限流點(diǎn)。下式給出了電感上紋波電流峰-峰值與電感之間的關(guān)系。

式中，F(xiàn)SW 為芯片的開關(guān)頻率，ΔI 為電感紋波電流的峰-峰值。從上式可知電感的最大電流為：

注意事項(xiàng)：通過開關(guān)電流限值，我們可以估算出系統(tǒng)的最大輸出電流，但這只代表著此芯片可以輸出這么大的電流，在實(shí)際使用中，應(yīng)充分考慮發(fā)熱等因素來決定系統(tǒng)持續(xù)輸出電流能力！

審核編輯：黃飛