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1、BUCK变换器的原理与 设计介绍,1、BUCK变换器线路组成2、BUCK变换器的工作原理3、BUCK变换器波形分析4、BUCK电路参数设定5、总结,图1 BUCK变换器电路（DC-DC）,一、BUCK变换器线路组成,BUCK变换器另外三种叫法：1.1、降压变换器：输出电压小于输入电压。1.2、串联开关稳压电源：单刀双掷开关（晶体管）串联于输入与输出之间。1.3、三端开关型降压稳压电源：、输入与输出的一根线是公用的。、输出电压小于输入电压。,二、BUCK变换器的工作原理,图2 BUCK变换器电路工作过程,2.1、变换器工作于理想状态,在图2中作如下假设：1、开关晶体管、二极管均为理想元件：快速导
2、通关断，且导通压降零，关断漏电流零。2、电感电容为理想元件：电感工作在线性区不饱和，寄生电阻零；电容等效串联电阻零。3、输出纹波电压与输出电压的比小到可以忽略。,2.2、工作过程,1、开关（晶体管）导通：二极管D1截止；电感电流线性增加并储能；电容充电储能；输出电压Vo。2、开关（晶体管）关断：二极管D1导通；电感释放能量；电容放电；输出Vo。,三、波形分析,按电感电流iL是否从零开始，有两种工作模式：、连续工作模式；、不连续工作模式。各部分工作波形分别如图3（a）、（b）所示,图3 BUCK变换器两种工作模式波形图,1、MOS导通D截止，电感电流增量：,2、MOS截止D导通，电感电流增量：,
3、3、电路达到稳定状态下：,连续工作模式,由上面公式可得：,Vo/Vs是电压增益，用M表示。,输出电压Vo随占空比D1变化，由于D11，所以VoVs。,由上式可得知：电压增益由开关接通的占空比D1决定，说明变换器具有很好的控制性。,M与D1曲线图如下：,图4 电压增益M与开关占空比D1关系图,不连续工作模式,1、MOS管导通阶段：,2、MOS管断开阶段：,3、电路达到稳定状态下：,注：D2在此为二极管导通占空比,由图3（b)iL图形可知:,令,上式可得:,由于有,图5 不连续模式下BUCK变换器电压增益M与占空比关系图,连续与不连续的临界条件,结合前面连续与不连续模式下MOS关断电流计算公式可得
4、:,上式中L即为临界电感，用Lc表示，Lc取值可由以下公式求解:,电感取值计算,电感取值,设电容纹波电压为Vo，流过电容得电流ic是iLIo（如图6）.根据电容电压电流关系有：,将MOS关断时电感电流公式带入上式得：,图6 电容电压电流波形,上式移项可得：,连续与不连续特点,1、不连续模式电压峰值更高2、不连续模式电流峰值更大3、连续模式比不连续模式具有更好的可控性。4、不连续模式能量完全传递，连续模式下能量不完全传递,总结,1、BUCK变换器应用于降压、输入输出非隔离。2、BUCK变换器工作频率不宜过高，一般小于50KHZ。3、当有超过一组输出时就不适合使用BUCK变换器。4、变换器的电器特性与电流模式关系密切。5、变换器电路中的电感与电容起能量储放作用，且两个器件接线形式必须为低通滤波样式。6、效率高，损耗低，输出电流纹波较小，电路结构简单，比较适合使用于大功率输出。,
