三种​Buck变换器拓扑结构的演变

Buck变换器又称降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。学过电子的应该都知道，如何从一个电压(高)得到自己想要的电压值(低)，可能最简单的方式就是通过电阻分压，如下面的方式。

这种方式最方便快捷，现在一般的电压采样基本采用这种方式，但是如果功率稍微大一点呢？由于R1和R2是串联的，所以在R1上的损耗不可忽视，如果所要的电压值远低于输入电压，那么该电路的效率就会极其低下。对该电路尝试进行变形，将R1更换为三极管，也就是现在的LDO模型，如下：

通过变型，那么原来在R1上的损耗转移到三极管Q1上面去了，由于Q1承受输入和输出的压差，所以该电路的效率也比较低下。为了提升效率，之前三极管是工作在线性状态，是否可以更改为开关状态呢？这样三极管就只有开关损耗和导通损耗，那么损耗就会大大的降低。可以更改为如下电路：

该电路工作周期时间为Ts，导通时间为Ton，那么占空比就是D=Ton/Ts，但是这样输出电压与开关状态高度关联，S1导通时有输出电压，S1关断时没有输出电压，但是输出负载总是需要连续的能量供给，这对于输出端负载是不可接受的。这就需要进行解耦，在变换器一定位置引入储能元器件电容，这样在即使在输入端S1断开的情况下，输出端电容也可以进行持续的能量输出，保证输出电压的稳定。

如果这样做，大家有没有看出会带来什么样的效果？由于电容两端的电压不能突变，当S1闭合的时候，那么会在线路中产生一个非常大的冲击电流，它不仅导致噪声和EMI问题，这个时候S1可能会被损坏。所以需要对其进行限流，如下：