BUCK变换器

BUCK变换器的原理与设计介绍1、BUCK变换器线路组成2、BUCK变换器的工作原理3、BUCK变换器波形分析4、BUCK电路参数设定5、总结图1BUCK变换器电路（DC-DC）一、BUCK变换器线路组成BUCK变换器另外三种叫法：1.1、降压变换器：输出电压小于输入电压。1.2、串联开关稳压电源：单刀双掷开关（晶体管）串联于输入与输出之间。1.3、三端开关型降压稳压电源：⑴、输入与输出的一根线是公用的。⑵、输出电压小于输入电压。二、BUCK变换器的工作原理图2BUCK变换器电路工作过程2.1、变换器工作于理想状态在图2中作如下假设：1、开关晶体管、二极管均为理想元件：快速导通关断，且导通压降零，关断漏电流零。2、电感电容为理想元件：电感工作在线性区不饱和，寄生电阻零；电容等效串联电阻零。3、输出纹波电压与输出电压的比小到可以忽略。2.2、工作过程1、开关（晶体管）导通：二极管D1截止；电感电流线性增加并储能；电容充电储能；输出电压Vo。2、开关（晶体管）关断：二极管D1导通；电感释放能量；电容放电；输出Vo。三、波形分析按电感电流iL是否从零开始，有两种工作模式：⑴、连续工作模式；⑵、不连续工作模式。各部分工作波形分别如图3（a）、（b）所示图3BUCK变换器两种工作模式波形图1、MOS导通D截止，电感电流增量：2、MOS截止D导通，电感电流增量：3、电路达到稳定状态下：｝连续工作模式由上面公式可得：Vo/Vs是电压增益，用M表示。输出电压Vo随占空比D1变化，由于D11，所以VoVs。由上式可得知：电压增益由开关接通的占空比D1决定，说明变换器具有很好的控制性。M与D1曲线图如下：图4电压增益M与开关占空比D1关系图不连续工作模式1、MOS管导通阶段：2、MOS管断开阶段：3、电路达到稳定状态下：注：D2在此为二极管导通占空比由图3（b)iL图形可知:令上式可得:由于有｝图5不连续模式下BUCK变换器电压增益M与占空比关系图连续与不连续的临界条件结合前面连续与不连续模式下MOS关断电流计算公式可得:上式中L即为临界电感，用Lc表示，Lc取值可由以下公式求解:电感取值计算电感取值设电容纹波电压为Vo，流过电容得电流ic是iL－Io（如图6）.根据电容电压电流关系有：将MOS关断时电感电流公式带入上式得：图6电容电压电流波形上式移项可得：连续与不连续特点1、不连续模式电压峰值更高2、不连续模式电流峰值更大3、连续模式比不连续模式具有更好的可控性。4、不连续模式能量完全传递，连续模式下能量不完全传递总结1、BUCK变换器应用于降压、输入输出非隔离。2、BUCK变换器工作频率不宜过高，一般小于50KHZ。3、当有超过一组输出时就不适合使用BUCK变换器。4、变换器的电器特性与电流模式关系密切。5、变换器电路中的电感与电容起能量储－放作用，且两个器件接线形式必须为低通滤波样式。6、效率高，损耗低，输出电流纹波较小，电路结构简单，比较适合使用于大功率输出。