DC-DC BUCK電路的工作原理

Buck、Boost、Buck-Boost作為直流開關(guān)電源中應用廣泛的拓撲結(jié)構(gòu)，屬于非隔離的直流變換器。

本期內(nèi)容將對其中的Buck電路展開詳細介紹。

Buck基礎(chǔ)拓撲電路

降壓式（Buck）變換器是一種輸出電壓≤輸入電壓的非隔離直流變換器。Buck變換器的主電路由開關(guān)管Q，二極管D，輸出濾波電感L和輸出濾波電容C構(gòu)成。

下面，就讓我們先通過一個短視頻了解Buck電路的工作原理吧！

接下來小編將從：

開關(guān)整流器基本原理

傳說中的“伏-秒平衡”

同步整流死區(qū)時間

三部分詳細介紹Buck電路的工作原理，讓我們打起精神，擦亮眼睛，深刻體會簡潔而不簡單的Buck電路吧！

Part 1 開關(guān)整流器基本原理

導通時間

關(guān)斷時間

在[0,Ton]期間，開關(guān)導通；在[Ton，Ts]期間，Q截止。設(shè)開關(guān)管開關(guān)周期為Ts，則開關(guān)頻率fs=1/Ts。導通時間為Ton，關(guān)斷時間為Toff，則Ts=Ton+Toff。設(shè)占空比為D，則D=Ton/Ts。改變占空比D，即改變了導通時間Ton的長短，這種控制方式成為脈沖寬度調(diào)制控制方式（Pulse Width Modulation, PWM）。

Buck電路特征：

? 輸出電壓≤輸入電壓

? 輸入電流斷續(xù)

? 輸出電流連續(xù)

? 需要輸出濾波電感L和輸出濾波電容C

Part 2 傳說中的“伏-秒平衡”

伏秒原則，又稱伏秒平衡，是指開關(guān)電源穩(wěn)定工作狀態(tài)下，加在電感兩端的電壓乘以導通時間等于關(guān)斷時刻電感兩端電壓乘以關(guān)斷時間，或指在穩(wěn)態(tài)工作的開關(guān)電源中電感兩端的正伏秒值等于負伏秒值。

在一個周期T內(nèi)， 電感電壓對時間的積分為0，稱為伏秒平衡原理。正如本文開頭視頻中指出，任何穩(wěn)定拓撲中的電感都是傳遞能量而不消耗能量， 都會滿足伏秒平衡原理。

Part 3 同步整流死區(qū)時間

同步整流是采用極低導通電阻的的MOSFET來取代二極管以降低損耗的技術(shù)，大大提高了DCDC的效率。

物理特性的極限使二極管的正向電壓難以低于0.3V。 對MOSFET來說，可以通過選取導通電阻更小的MOSFET來降低導通損耗。

在開關(guān)電源系統(tǒng)中，死區(qū)時間（Dead Time）是指為了避免兩個晶體管開關(guān)同時導通而引入的屏蔽時間。

連接的兩個晶體管開關(guān)通過交互地閉合和關(guān)斷來決定線圈中電流的增減。 為避免兩個晶體管同時導通造成不必要的電流浪涌，即需控制電路在開關(guān)動作引入死區(qū)特性。 在死區(qū)時間內(nèi)，需要完成對已導通晶體管的關(guān)斷和另一晶體管的導通。

死區(qū)時間：

? 設(shè)置必要的死區(qū)時間以防止短路。

? 死區(qū)時間越小，體二極管傳導越少。

? 死區(qū)時間越小，損耗越小，效率越高。

審核編輯：湯梓紅