Buck电路原理图讲解 Buck电路的工作原理分析

Buck电路是一种电源转换器，用于将高电压直流输入转换为低电压直流输出。它由一个功率开关元件（通常是MOSFET）和一个电感器组成。

Buck电路原理图

Buck电路，又称降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。如图5.1所示，Buck电路使用开关管Q1将输入的直流电源进行“斩波”，形成方波。利用一个方波控制开关管，让开关管按照控制信号进行通断。调节方波的占空比，控制通过的能量。再对通过开关管的方波进行低通滤波，让直流电压输出。

图5.1    非同步Buck变换器基本电路

其实我们在实际设计过程中，图5.1的电路越来越少被使用。这种Buck电路被称为非同步。同步和非同步的区别从外部来看，是一个多了一个有续流的二极管，一个没有续流的二极管。其实Buck的输出电流分成两个部分的，一个部分是来自电源，一个部分是来自非同步电路中的这个二极管，如图5.1所示D1，只是同步电路把这个二极管用一个MOSFET给替代了，这个MOSFET被称为“下管”，如图5.2所示，图中的Q2替代了D1。但是这个“下管”的开和关需要和开关MOSFET（上管）保持一定的相位关系，大家习惯把这样的关系叫做同步模式。

图5.2     同步Buck变换器基本电路

非同步Buck电路，二极管续流（二极管与电感形成一个通路，二极管为电感保持电流持续，电流从二极管通过）期间，二极管两端的电压相对恒定，表现为二极管正向导通压降。这个特性导致非同步压降电路在二极管上消耗的能量比较大，所以非同步Buck的效率比较低。因为其电路特点不需要复杂的控制，控制器成本也比较低。

同步Buck电路，采用MOSFET，下管续流的期间（上管关闭，下管打开，下管为电感保持电流持续，电流从下管通过），MOSFET表现为D极和S极之间的导通等效阻抗。由于下管的导通阻抗比较小，所以其两端的电压也比较小，消耗在下管上的损耗比二极管也小很多。所以同步Buck电路的效率比较高，相比来说需要额外的控制电路，成本相对也高一些。但是随着芯片的技术发展，同步Buck电路的优势越来越大，所以一般都选择同步Buck，规模效应带来的成本优势逐步明显。

Buck电路工作原理

1、基本工作原理分析

在同步Buck电路中，当开关管Q1驱动为高电平，上管导通，开关管Q2驱动为低电平，下管关闭，储能电感L1被充磁（充磁的压差为Vin-Vout），流经电感的电流线性增加，同时给电容C1充电，给负载RL提供能量，电路如图5.3所示。

图5.3 同步Buck上管导通下管关闭

非同步Buck电路中，在上管导通时，二极管反向截止，没有正向电流，等同于关断状态。储能电感L1被充磁（充磁的压差为Vin-Vout），流经电感的电流线性增加，同时给电容C1充电，给负载RL提供能量，如图5.4所示。

图5.4非同步Buck上管导通