一文理解BUCK電路的降壓原理
發布時間:2022-11-17 責任編輯:lina
【導讀】BUCK電路和BOOST電路用到的器件幾乎一樣,如果理解了BOOST電路的升壓原理,其實BUCK的降壓原理也是很容易理解的。
前段時間講過了BOOST電路,現在該輪到講BUCK電路了。
BUCK電路和BOOST電路用到的器件幾乎一樣,如果理解了BOOST電路的升壓原理,其實BUCK的降壓原理也是很容易理解的。
下麵簡單的講一下BUCK電路。
圖示為簡單的BUCK電路圖。
此電路具有電源,開關管,電感,二極管 電容,負載電阻器件。
其中,開關管選用的為MOS管,也可以選擇三極管。其源極接PWM波。PWM的高低起伏控製著MOS管的導通與斷開。
電感:可以將電能轉換為磁能存儲起來,也可以將磁能轉換為電能進行釋放。在整個電路中,需要注意到以下兩點:
1 電感在進行儲能與釋放能量時,其極性會發生反向。
2 電感電流不能突變,其隻能線性放大和減小。這個從電感的公式Ldi/dt=U就能看出來。
電容:jubeichunengyushifangnengliangdetedian,yudianganxiangfan,qijixingbuhuifashengbianhua。dangwaibudianyadayudianrongdianyashi,qijinxingchongdian,dangwaibudianyaxiaoyudianrongdianyashi,qikaishifangdian。
二極管:具有單向導通,反向截止的特性。部分電路中,也有將此二極管改為MOS管的,我們稱之為同步BUCK電路。然而我們今天要講的是異步BUCK電路。
為了更好的講解電路,還是分為兩個階段進行講解。
下麵以理想狀態下,對電路進行分析。
MOS管導通
當MOS管導通時,電流流向如圖所示。
此時V1為整個電路進行供電,電感L1將電能轉換為磁能進行儲能。其極性表現為左端正極,右端負極。電容此階段開始充電。電路輸出電壓UO1。電感兩端的壓差等於V1- UO1。
MOS管斷開
當MOS管斷開時,電流流向如圖所示。
cishidianganxiangdangyudianchi,duiwaijinxingfangdian。yinweidiangandianliubunengtubian,suoyiliujingdiangandedianliuliuxiangbubian。jixingfashengbianhua,biaoxianweizuofuyouzheng。cishierjiguanqidaolexuliudezuoyong。cishishuchudianyaweiUO2。
UO1= UO2。
當開關閉合與斷開的瞬間,電感極性會發生偏轉,此時負載由電容供電。
前麵我們提過,電感的秒伏定理。根據電感的秒伏定理可知:
UO2(1-D)T= (V1-UO1)DT
即簡化一下:UO1(1-D)=(V1- UO1)D
UO1=DV1
因為D永遠小於1,所以UO1永遠小於輸入電壓V1。
為了更好的明白BUCK電路,我們可以這樣理解。假設我們想要指定的電壓Uo輸出。
在MOS管閉合時,因為電感電流不能突變,其右端電勢也隻能隨著電源供電儲能,右端電勢從0V逐漸升高,當升高至Uo以上時,MOS管瞬間斷開,停止輸出電壓的繼續升高,此時輸出電壓略高於設定值。
在MOS管斷開後,其開始釋放能量,當右端輸出電壓低於Uo時,MOS管瞬間再閉合,阻止輸出電壓的繼續下降。
來回反複的循環,使得輸出電壓始終保持在Uo上(shang)下(xia)輕(qing)微(wei)的(de)徘(pai)徊(huai),而(er)這(zhe)種(zhong)徘(pai)徊(huai)的(de)壓(ya)差(cha)可(ke)以(yi)理(li)解(jie)為(wei)我(wo)們(men)常(chang)說(shuo)的(de)紋(wen)波(bo)值(zhi)。其(qi)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)調(tiao)整(zheng)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)參(can)數(shu)來(lai)降(jiang)低(di)紋(wen)波(bo),保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)。
由於二極管以及MOS管都為非理想狀態,所以輸出電壓與上述公式計算存在偏差。所以。為講究效率,二極管以及MOS管 電感的選擇也是非常的重要的,後麵的文章我再進行講解。
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