Buck电路原理图讲解 Buck电路的工作原理分析

时间:2023-08-11作者:佚名

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。

Buck电路原理图讲解 Buck电路的工作原理分析

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。

Buck电路原理图讲解 Buck电路的工作原理分析

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。

Buck电路原理图讲解 Buck电路的工作原理分析

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。

Buck电路原理图讲解 Buck电路的工作原理分析

图5.4非同步Buck上管导通

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