buck電路是什么意思_buck電路簡(jiǎn)介

　　BUCK電路的定義

　　BUCK電路是一種降壓斬波器，降壓變換器輸出電壓平均值Uo總是小于輸出電壓UD。

　　通常電感中的電流是否連續(xù)，取決于開關(guān)頻率、濾波電感L和電容C的數(shù)值。

　　BUCK也是DC-DC基本拓?fù)?，或者稱為電路結(jié)構(gòu)，是最基本的DC-DC電路之一，用直流到直流的降壓變換。

　　BUCK和BOOST使用的元件大部分相同，但是元件的組成卻不盡相同。

　　簡(jiǎn)單的BUCK電路輸出的電壓不穩(wěn)定，會(huì)受到負(fù)載和外部的干擾，當(dāng)加入PID控制器，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

　　可通過采樣環(huán)節(jié)得到PWM調(diào)制波，再與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，通過PID控制器得到反饋信號(hào)，與三角波進(jìn)行比較，得到調(diào)制后的開關(guān)波形，將其作為開關(guān)信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)BUCK電路閉環(huán)PID控制系統(tǒng)。

　　BUCK電路的參數(shù)計(jì)算

　　電感的參數(shù)

　　電感的選擇要滿足直到輸出最小規(guī)定電流時(shí)，電感電流也保持連續(xù)。

　　在臨界不連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)：

　　所以越大，進(jìn)入不連續(xù)狀態(tài)時(shí)的電流就越小。

　　電容的參數(shù)

　　電容的選擇必須滿足輸出紋波的要求。

　　電容紋波的產(chǎn)生：

　　1. 電容產(chǎn)生的紋波： 相對(duì)很小，可以忽略不計(jì)；

　　2. 電容等效電感產(chǎn)生的紋波：在300KHZ~500KHZ以下可以忽略不計(jì)；

　　3. 電容等效電阻產(chǎn)生的紋波：與esr和流過電容電流成正比。為了減小紋波，就要讓esr盡量的小。

　　BUCK電路的結(jié)構(gòu)

　　將快速通斷的晶體管置于輸入與輸出之間，通過調(diào)節(jié)通斷比例（占空比）來控制輸出直流電壓的平均值。該平均電壓由可調(diào)寬度的方波脈沖構(gòu)成，方波脈沖的平均值就是直流輸出電壓。

　　Q導(dǎo)通：

　　輸入端電源通過開關(guān)管Q及電感器L對(duì)負(fù)載供電，并同時(shí)對(duì)電感器L充電。電感相當(dāng)于一個(gè)恒流源，起傳遞能量作用。電容相當(dāng)于恒壓源，在電路里起到濾波的作用。

　　Q閉合：

　　電感器L中儲(chǔ)存的能量通過續(xù)流二極管D形成的回路，對(duì)負(fù)載R繼續(xù)供電，從而保證了負(fù)載端獲得連續(xù)的電流。

　　從電路可以看出，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾波器設(shè)計(jì)的原則是使us（t）的直流分量可以通過，而抑制us（t）的諧波分量通過；

　　電容上輸出電壓uo（t）就是us（t）的直流分量再附加微小紋波uripple（t）。

　　電路工作頻率很高，一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電容充放電引起的紋波uripple（t）很小，相對(duì)于電容上輸出的直流電壓Uo有：電容上電壓宏觀上可以看作恒定。

　　電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，輸出電容上電壓由微小的紋波和較大的直流分量組成，宏觀上可以看作是恒定直流，這就是開關(guān)電路穩(wěn)態(tài)分析中的小紋波近似原理。

　　一個(gè)周期內(nèi)電容充電電荷高于放電電荷時(shí)，電容電壓升高，導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷減小、放電電荷增加，使電容電壓上升速度減慢，這種過程的延續(xù)直至達(dá)到充放電平衡，此時(shí)電壓維持不變；

　　反之，如果一個(gè)周期內(nèi)放電電荷高于充電電荷，將導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷增加、放電電荷減小，使電容電壓下降速度減慢，這種過程的延續(xù)直至達(dá)到充放電平衡，最終維持電壓不變。

　　這種過程是電容上電壓調(diào)整的過渡過程，在電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，電路達(dá)到穩(wěn)定平衡，電容上充放電也達(dá)到平衡，這是電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的一個(gè)普遍規(guī)律。

　　開關(guān)S置于1位時(shí)，電感電流增加，電感儲(chǔ)能；而當(dāng)開關(guān)S置于2位時(shí)，電感電流減小，電感釋能。假定電流增加量大于電流減小量，則一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量為：

　　ΔΨ=L（Δi）>0

　　此增量將產(chǎn)生一個(gè)平均感應(yīng)電勢(shì)：

　　u=ΔΨ/Τ>0

　　此電勢(shì)將減小電感電流的上升速度并同時(shí)降低電感電流的下降速度，最終將導(dǎo)致一個(gè)周期內(nèi)電感電流平均增量為零；一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量小于零的狀況也一樣。

　　這種在穩(wěn)態(tài)狀況下一個(gè)周期內(nèi)電感電流平均增量（磁鏈平均增量）為零的現(xiàn)象稱為：電感伏秒平衡。這也是電力電子電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的又一個(gè)普遍規(guī)律。