BUCK电路的工作原理介绍

描述

　　BUCK电路：输出电压低于输入电压，即降压。另外还有BOOST和BUCK-BOOST电路，这里暂不做分析。降压电路的基本拓扑结构如下：（Vout《Vin）

　　

　　其中，开关相当于一个PWM调制器，设置合适的占空比，得到的电压为方波，二极管在开关关断的状态下，为LC提供了一个回路，LC简单来说就是一个滤波器，将得到的输出电压和输出电流进行滤波，分开来讲，电感用于抵抗电流的变化，电容用于抵抗电压的变化，因此，我们可以得到稳定的输出电压和输出电流。

　　当开关处于ON的状态时，二极管处于截止状态：

　　

　　电感上的电压与电流可以由如下公式计算得到：

　　

　　经电感和电容滤波后，输出电流/电压由方波变成较平稳的纹波电压/电流。

　　

　　在电路应用当中，一般不希望存在较大纹波，根据以上给出的公式可以发现，通过增大开关频率，电感体积，或者电容可以减小输出电压/电流的纹波。同样的，为了减小整个电源模块的体积，也可以通过增大开关频率来实现，增大开关频率可以减小电容电感的体积，电源电路的设计当中通常是电感电容的占用面积最大，这也是为何许多公司选择将大的电感或电容从电路中移除，采用用户外接的方式来达到同样的效果。但是频率的增大也会带来相应的坏处，如降低电源效率，增加开关管损耗以及二极管损耗，电路的功耗也会相应增加。因此在设计电源模块时，需结合实际情况考虑其体积以及电路损耗。

　　BUCK电路的设计可分为四步：

　　根据输入输出电压确定开关转换器的占空比：DC=Vout/Vin；

　　确定其输入输出功率，从而决定其带负载能力；

　　确定相应的开关频率，得到每个脉冲周期内的能耗；

　　根据已知的脉冲周期内的能量以及输出电流，可以计算出电感的大小：L=2E/I2;

　　根据需要选择相应的MOS开关管，二极管以及电容。

　　以上只是总结了基本的BUCK电路工作和设计原理，然而实际情况下的电源设计需要考虑的因素将会更为复杂。
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