dc-dc降压电路原理图 BUCK电路简介和工作原理

BUCK电路简介

BUCK电路是一种基于电感储能原理的DC-DC变换器，其涉及到物理中的电磁感应和电能转换的基本原理。在BUCK电路中，通过控制输入占空比可变的PWM波切换开关管的导通和断开状态，将输入电源提供的直流电压转换为可调的低电压输出，从而满足不同电路的供电需求。

具体来说，BUCK电路中的电感在导通状态下，将电流通过电感中心核心的磁场转化为磁能，并将磁能存储在电感中。而在断开状态下，由于电感的自感作用，磁场会产生电压，将电磁能转化为电能，并通过输出端向负载供电。因此，通过控制开关管的导通和断开状态，实现了电能在电容和电感之间的周期性转换和调节，最终输出稳定的直流电压。

此外，BUCK电路中的电容起到平滑输出电压的作用，通过在开关管导通状态下储存电能，在断开状态下释放电能，平滑输出电压波动。同时，为了确保稳定输出电压，BUCK电路通常采用负反馈控制，通过对输出电压进行采样，反馈给微控制器，然后微控制器调节输出的PWM波的占空比，控制开关管的导通时间和断开时间，使得输出电压保持在预定范围内。

BUCK电路的基本拓扑：

BUCK电路工作原理四个阶段

BUCK电路的工作原理可以分为四个阶段：

导通阶段：当开关管导通时，电感储存电能，电容充电。

关断阶段：当开关管关闭时，电感和电容之间的能量被传递到负载上，此时电感中的电流仍然存在，它会继续流向负载。

自由轮振荡阶段：在电感电流流向负载后，开关管关闭，此时电感中的电流无法立即消失，因此电感中的能量会反向传回开关管，驱动二极管导通，这个过程称为自由轮振荡。

重复阶段：上述三个阶段重复进行，控制开关管导通的占空比可以通过PWM控制器调整，从而实现输出电压的稳定调节。

BUCK电路输入电压与输出电压的数学关系式：

Vout = Vin x D

其中，Vout为输出电压，Vin为输入电压，D为开关管的占空比，即PWM波的高电平时间与周期之比。

如果考虑到开关管的导通损耗和电感、电容等元件的等效电阻，还需要引入一个效率因子η，得到如下的修正关系式：

Vout = Vin x D x η

其中，η为效率因子，通常在0.8到0.95之间。

需要注意的是，BUCK电路的输出电压通常不能高于输入电压，因为其基本工作原理是通过降压转换实现稳定的输出电压。因此，如果需要得到更高的输出电压，需要使用升压(BOOST)电路或者其他升压转换电路。

dc-dc降压电路原理图

降压式（Buck）变换器是一种输出电压≤输入电压的非隔离直流变换器，Buck变换器的主电路由开关管S1，二极管D，输出滤波电感L和输出滤波电容C构成，基本工作原理如下：

当开关管S1闭合时，电感L被充磁储能，流经电感的电流线性增加，同时给电容C充电，给负载RL提供能量（如左图所示），此时Vout电压缓慢上升，若S1一直闭合则最终Vout会(jìn)似等于Vin电压（S1有耗损压降）；

当开关管S1关断时，储能电感L通过续流二极管D放电，电感电流IL线性减少，输出电压Vout靠输出电容C放电Ic以及减小的电感电流IL维持(如右图所示)缓慢下降，若S1一直保持关断，则Vout会最终降至0V；

按上述描述，Buck输出电压Vout曲线(jìn)似如下左图所示：