一文理解BUCK電路的降壓原理
BUCK電路和BOOST電路用到的器件幾乎一樣,如果理解了BOOST電路的升壓原理,其實(shí)BUCK的降壓原理也是很容易理解的。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202211/440561.htm前段時(shí)間講過(guò)了BOOST電路,現(xiàn)在該輪到講BUCK電路了。
BUCK電路和BOOST電路用到的器件幾乎一樣,如果理解了BOOST電路的升壓原理,其實(shí)BUCK的降壓原理也是很容易理解的。
下面簡(jiǎn)單的講一下BUCK電路。
圖示為簡(jiǎn)單的BUCK電路圖。
此電路具有電源,開(kāi)關(guān)管,電感,二極管 電容,負(fù)載電阻器件。
其中,開(kāi)關(guān)管選用的為MOS管,也可以選擇三極管。其源極接PWM波。PWM的高低起伏控制著MOS管的導(dǎo)通與斷開(kāi)。
電感:可以將電能轉(zhuǎn)換為磁能存儲(chǔ)起來(lái),也可以將磁能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行釋放。在整個(gè)電路中,需要注意到以下兩點(diǎn):
1 電感在進(jìn)行儲(chǔ)能與釋放能量時(shí),其極性會(huì)發(fā)生反向。
2 電感電流不能突變,其只能線性放大和減小。這個(gè)從電感的公式Ldi/dt=U就能看出來(lái)。
電容:具備儲(chǔ)能與釋放能量的特點(diǎn),與電感相反,其極性不會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)外部電壓大于電容電壓時(shí),其進(jìn)行充電,當(dāng)外部電壓小于電容電壓時(shí),其開(kāi)始放電。
二極管:具有單向?qū)?,反向截止的特性。部分電路中,也有將此二極管改為MOS管的,我們稱之為同步BUCK電路。然而我們今天要講的是異步BUCK電路。
為了更好的講解電路,還是分為兩個(gè)階段進(jìn)行講解。
下面以理想狀態(tài)下,對(duì)電路進(jìn)行分析。
MOS管導(dǎo)通
當(dāng)MOS管導(dǎo)通時(shí),電流流向如圖所示。
此時(shí)V1為整個(gè)電路進(jìn)行供電,電感L1將電能轉(zhuǎn)換為磁能進(jìn)行儲(chǔ)能。其極性表現(xiàn)為左端正極,右端負(fù)極。電容此階段開(kāi)始充電。電路輸出電壓UO1。電感兩端的壓差等于V1- UO1。
MOS管斷開(kāi)
當(dāng)MOS管斷開(kāi)時(shí),電流流向如圖所示。
此時(shí)電感相當(dāng)于電池,對(duì)外進(jìn)行放電。因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔儯粤鹘?jīng)電感的電流流向不變。極性發(fā)生變化,表現(xiàn)為左負(fù)右正。此時(shí)二極管起到了續(xù)流的作用。此時(shí)輸出電壓為UO2。
UO1= UO2。
當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合與斷開(kāi)的瞬間,電感極性會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),此時(shí)負(fù)載由電容供電。
前面我們提過(guò),電感的秒伏定理。根據(jù)電感的秒伏定理可知:
UO2(1-D)T= (V1-UO1)DT
即簡(jiǎn)化一下:UO1(1-D)=(V1- UO1)D
UO1=DV1
因?yàn)镈永遠(yuǎn)小于1,所以UO1永遠(yuǎn)小于輸入電壓V1。
為了更好的明白BUCK電路,我們可以這樣理解。假設(shè)我們想要指定的電壓Uo輸出。
在MOS管閉合時(shí),因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔?,其右端電?shì)也只能隨著電源供電儲(chǔ)能,右端電勢(shì)從0V逐漸升高,當(dāng)升高至Uo以上時(shí),MOS管瞬間斷開(kāi),停止輸出電壓的繼續(xù)升高,此時(shí)輸出電壓略高于設(shè)定值。
在MOS管斷開(kāi)后,其開(kāi)始釋放能量,當(dāng)右端輸出電壓低于Uo時(shí),MOS管瞬間再閉合,阻止輸出電壓的繼續(xù)下降。
來(lái)回反復(fù)的循環(huán),使得輸出電壓始終保持在Uo上下輕微的徘徊,而這種徘徊的壓差可以理解為我們常說(shuō)的紋波值。其可以通過(guò)調(diào)整輸出電容的參數(shù)來(lái)降低紋波,保持穩(wěn)定的輸出電壓。
由于二極管以及MOS管都為非理想狀態(tài),所以輸出電壓與上述公式計(jì)算存在偏差。所以。為講究效率,二極管以及MOS管 電感的選擇也是非常的重要的,后面的文章我再進(jìn)行講解。
評(píng)論