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01Buck電路原理
Buck電路,也就是常說的降壓電路,為直流進-直流出。電路沒有變壓器,輸入輸出公共一個地。下圖為Buck電路的簡化示意圖。
1.MOS管Q開通時,電流流向如下圖紅色箭頭所示。
從左邊的Vin的正極出來,經(jīng)過MOS管Q,在經(jīng)過電感Lf,在電感Lf兩端會產(chǎn)生一個左正右負的感應電動勢,這個時候他用來存儲能量。再過來會給負載Vo供電。同時,Vin會給Cf電容充電。最后電流在回到Vin的負極。此時二極管D沒有電流流向,不導通。
2.MOS管Q關斷時,電流流向如下圖箭頭所示。
在電感Lf兩端會產(chǎn)生一個左負右正的反向電動勢,此時,電感Lf釋放能量,會通過負載Vo經(jīng)二極管D形成一個通路。此時二極管D是起續(xù)流作用。同時,Cf電容會給負載Vo放電。
3.Buck電路占空比
下圖為磁性物質(zhì)的磁滯回線。電感、磁棒都屬于磁性物質(zhì)。磁滯回線表示磁場強度周期性變化時,強磁性物質(zhì)磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。他表明了強磁性物質(zhì)反復磁化過程中磁化強度M或磁感應強度B與磁場強度H之間的關系。
伏秒值:伏秒積,即電感兩端的電壓V和這段時間T的乘積。
伏秒值平衡:伏秒平衡一般用在開關電路中。當開關電路穩(wěn)定工作的時候一個開關周期內(nèi)電感的電流變化量最終為零。即開關開通的時候,經(jīng)過電感的電流增加量和開關關斷的時候,電感的電流減少量是相等的,即:△ITon=△IToff。
電感的電壓公式:V=L*di/dt=L*△I/△T,所以V(導通)*△Ton=V(關斷)*△Toff,即伏秒平衡。
在Buck電路中,如下圖,開關管開通的時候,磁芯激磁,電感電流增加。開關管關斷的時候,磁芯去磁,電感電流下降。
如下圖,根據(jù)伏秒值平衡原則,(VinVo)Ton=VoToff;Vo=Vin*D;D=Vo/Vin。
實際占空比:D1=Ton/T
Ton:開通時間;T:周期。
理論上Buck電路占空比可以在0-100%變化。
實際占空比理論占空比要大一些。因為理論占空比,沒有考慮開關管開通時,還有續(xù)流二極管導通時的壓降。
02Boost電路原理
實現(xiàn)升壓的本質(zhì)是電壓的疊加(歐姆定律);
首先MOS管S閉合,電壓源Vin會對電感進行充電,充完之后電感上有持續(xù)的電流(電感特性:電感上的電流不會發(fā)生突變)。
當開關斷開的瞬間,電感上面依然是有電流的,有電流就以為著電感兩端會有電壓,這時電感電壓與電源電壓疊加就完成了后級電壓輸出比前級高。
這個電壓不是在某一個階段完成的,他是在整個周期里面,很多個周期進行不斷的疊加不斷的循環(huán),最終實現(xiàn)了從一個較低的電壓,升到一個較高的電壓。
核心:電感進行了儲能,而后通過后級電路進行釋放,在不同周期里面往返重復最終實現(xiàn)了一個穩(wěn)定的電壓輸出。
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原文標題:Buck/Boost電路原理
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