BUCK电路基本原理与计算
buck电路占空比和电压电流
Buck电路占空比和电压电流1. 引言Buck电路是一种常见的降压转换器，广泛应用于电源管理系统中。
它通过控制开关管的导通时间来实现输入电压的降压输出。
在Buck电路中，占空比是一个重要的参数，它决定了输出电压和输入电压之间的关系。
本文将详细介绍Buck电路的工作原理、占空比的计算方法以及占空比对电压和电流的影响。
2. Buck电路工作原理Buck电路由一个开关管（通常为MOSFET）和一个扭曲（inductor）组成。
其基本原理如下：1.当开关管导通时，扭曲上的电流开始增加，并储存能量；2.当开关管关闭时，扭曲上的磁场崩溃，产生一个反向的感应电势，并将储存的能量传递给负载；3.通过控制开关管导通时间和断开时间，可以调节输出电压。
3. 占空比与输出电压在Buck电路中，占空比（Duty Cycle）定义为开关导通时间与一个周期的比值。
它表示了开关管导通时间所占总周期的百分比。
占空比与输出电压之间存在着如下的关系：V out=D×V in其中，V out表示输出电压，V in表示输入电压，D表示占空比。
可以看出，当占空比增大时，输出电压也随之增大。
反之，当占空比减小时，输出电压也随之减小。
通过控制占空比可以实现对输出电压的调节。
4. 占空比与输入电流除了影响输出电压外，占空比还会对输入电流产生影响。
在开关管导通时，输入电流主要用于给扭曲充能。
在这个阶段，输入电流较大。
而在开关管关闭时，扭曲上的储能被传递给负载，并将其放电。
此时，输入电流主要用于维持负载工作和补偿能量损耗。
在这个阶段，输入电流较小。
在一个周期内，Buck电路的平均输入电流与占空比成正比。
即：I in=D×I load其中，I in表示平均输入电流，I load表示负载电流。
5. 占空比计算方法在实际应用中，为了实现所需的输出电压和电流，需要计算合适的占空比。
占空比的计算方法如下：D=V out V in其中，V out表示输出电压，V in表示输入电压。
buck电路输出电压公式推理
buck电路输出电压公式推理Buck电路输出电压公式推理。
一、Buck电路基本结构。
Buck电路（降压变换器）主要由输入电源V_in、开关管（通常为MOSFET）、二极管、电感L、电容C和负载电阻R组成。
当开关管导通时，二极管反向截止，输入电源向电感充电，电感电流线性上升，此时电感储存能量；当开关管截止时，二极管正向导通，电感释放能量给负载和电容充电。
二、工作原理分析。
1. 开关管导通阶段（t_on）- 设开关管导通时间为t_on，在这个阶段，电感电压V_L = V_in-V_out（根据基尔霍夫电压定律，电感两端电压等于输入电压减去输出电压）。
- 由于电感电压和电流的关系为V_L = L(di)/(dt)，在导通阶段电感电流的变化率为(di)/(dt)=frac{V_in - V_out}{L}。
- 假设电感初始电流为I_L0，那么在导通结束时电感电流I_L1=I_L0+frac{(V_in-V_out)t_on}{L}。
2. 开关管截止阶段（t_off）- 设开关管截止时间为t_off，在这个阶段，电感电压V_L=-V_out（此时电感通过二极管向负载和电容放电）。
- 电感电流的变化率为(di)/(dt)=-frac{V_out}{L}。
- 在截止结束时电感电流I_L2=I_L1-frac{V_outt_off}{L}。
- 由于在稳态情况下，电感电流在一个周期开始和结束时相等，即I_L0 =I_L2。
- 将前面的表达式代入可得：I_L0=I_L0+frac{(V_in-V_out)t_on}{L}-frac{V_outt_off}{L}。
- 化简可得：(V_in-V_out)t_on=V_outt_off。
三、输出电压公式推导。
1. 定义开关周期T = t_on+t_off，占空比D=frac{t_on}{T}，则t_off=(1 - D)T。
2. 将t_on=DT和t_off=(1 - D)T代入(V_in-V_out)t_on=V_outt_off中，得到：- (V_in-V_out)DT = V_out(1 - D)T。
buck电路参数计算
buck电路参数计算Buck电路是一种常见的DC-DC降压转换器，广泛应用于电子设备的电源管理中。
本文将详细介绍Buck电路的参数计算方法。
Buck电路的基本原理是通过切换开关管控制电感储能和输出电容放电，从而实现将输入电压降低到输出电压的转换。
在实际电路中，开关管通常采用MOSFET或BJT管。
Buck电路的主要参数包括输入电压Vin、输出电压Vout、输出电流Iout、开关频率f、开关管的导通电阻Rds(on)以及电感L和输出电容C等元器件参数。
其中，输入电压和输出电压是电路的基本需求，常由实际应用确定。
输出电流和开关频率则是根据实际负载和转换效率进行选择。
接下来，我们将分别介绍Buck电路中电感和输出电容的参数计算方法。
首先是电感L的计算。
电感是Buck电路中储能和滤波的重要元件，其大小直接影响电路的转换效率和输出波形。
电感的计算依据是输出电流Iout和开关频率f。
常用的计算公式为：L = (Vin - Vout) × D / (f × Iout)其中，D为开关管导通比，通常在0.4-0.8之间选择。
电感的选取应考虑其饱和电流和电流波形等因素，以保证电路的正常运行。
其次是输出电容C的计算。
输出电容是Buck电路中输出滤波的重要元件，其大小直接影响输出电压的稳定性和纹波水平。
输出电容的计算依据是输出电压Vout和开关频率f。
常用的计算公式为：C = Iout × (1 - D) / (f × ΔV)其中，ΔV为输出电压纹波的允许值，通常为输出电压的1%-10%。
输出电容的选取应考虑其漏电流和ESR等因素，以保证电路的正常运行。
我们需要考虑的是开关管的参数选择。
开关管的主要参数包括导通电阻Rds(on)和最大耗散功率Pmax。
导通电阻Rds(on)越小，开关管的损耗越小，但其价格也越高。
最大耗散功率Pmax应根据电路实际负载和工作环境进行选择，以保证开关管的正常工作和寿命。
Buck电路的原理分析和参数设计
Buck电路的原理分析和参数设计连续工作状态一Buck工作原理将快速通断的晶体管置于输入与输出之间，通过调节通断比例（占空比）来控制输出直流电压的平均值。
该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压。
Q导通：输入端电源通过开关管Q及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电。
电感相当于一个恒流源，起传递能量作用电容相当于恒压源，在电路里起到滤波的作用Q闭合:电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
导通时Q的电流闭合时C的电流L的电流和输出电流的关系。
输出电压与输入电压的关系（不考虑损耗）二 buck 的应用Buck 为降压开关电路，具有效率高，体积小，功率密度高的特点1．Buck 的效率Buck 的损耗：1.交流开关损耗 2.管子导通损耗3.电感电容等效电阻损耗Buck 的效率很高，一般可以达到60%以上，2．Buck 的开关频率频率越高，功率密度越大，但也同时带来了开关损耗。
在25~50KHZ 范围内buck 的体积可随频率的增大而减小。
三．参数的设计1．电感的参数电感的选择要满足直到输出最小规定电流时，电感电流也保持连续。
在临界不连续工作状态时 2120I I I -=ON OI T I V V L 20-=' ON I T LV V I I 012-=- 所以L L '≥ L 越大，进入不连续状态时的电流就越小2．电容的参数电容的选择必须满足输出纹波的要求。
电容纹波的产生：1. 电容产生的纹波： 相对很小，可以忽略不计2. 电容等效电感产生的纹波：在300KHZ~500KHZ 以下可以忽略不计3. 电容等效电阻产生的纹波：与esr 和流过电容电流成正比。
为了减小纹波，就要让esr 尽量的小。
不连续工作状态（1）开关管Q 导通，电感电流由零增加到最大（2）开关管Q 关断，二极管D 续流，电感电流从最大降到零； （3）开关管Q 和二极管D 都关断（截止），在此期间电感电流保持为零，负载由输出滤波电容来供电。
buck电路电感计算公式推导
buck电路电感计算公式推导摘要：1.Buck 电路概述2.Buck 电路电感计算公式推导过程3.Buck 电路电感计算公式的实际应用正文：一、Buck 电路概述Buck 电路，又称降压电路，是一种DC-DC 变换器，其作用是将高电压转换为较低电压的电源。
在Buck 电路中，电感元件起到了关键性的作用。
为了更好地理解和计算Buck 电路中电感的值，我们需要了解其电感计算公式的推导过程。
二、Buck 电路电感计算公式推导过程1.基本原理Buck 电路的工作原理是通过在输入端开关的控制下，使电感上的电流呈锯齿波形，从而实现输出电压的调节。
在电路稳定运行时，电感器上的电流和电压关系可以用以下公式表示：i_L = (Vout - Vin) / L其中，i_L 为电感器上的电流，Vout 为输出电压，Vin 为输入电压，L 为电感值。
2.推导过程根据基本的电磁感应原理，电感上的感应电动势（EMF）与电感值和电流变化率成正比。
对于Buck 电路，我们可以将电感器上的电流表示为：i_L = (1/L) * (di/dt) * L其中，di/dt 表示电流的变化率。
在稳态运行时，电流变化率为0，因此有：i_L = 0将i_L 代入上式，得到：0 = (1/L) * (di/dt) * L因为电感器上的电流为0，所以可以得到：i_L = (Vout - Vin) / L通过以上推导，我们得到了Buck 电路中电感计算公式。
三、Buck 电路电感计算公式的实际应用在实际应用中，根据所需的输出电压、输入电压以及开关的占空比，可以通过以下公式计算电感值L：L = (Vout - Vin) / (i_Lmax - i_Lmin)其中，i_Lmax 为电感器上的最大电流，i_Lmin 为电感器上的最小电流。
根据实际电路参数，可以求解得到合适的电感值，从而实现Buck 电路的稳定运行。
综上所述，我们通过对Buck 电路电感计算公式的推导，了解了其计算过程，并明确了在实际应用中如何根据电路参数计算合适的电感值。
Buck电路的设计与参数计算
Buck电路的设计与参数计算一、背景、Buck电路，又名降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。
其所用外围器件少，成本低，高能效，同时可以做到小型化，因此在计算机，消费产品等需多电源供电的电子系统中有着广泛的应用。
二、Buck电路拓扑结构主要由一个开关管Q1，二极管D1，电感L，输出电容C组成的Buck变换电路，因此可以看出其电路组成结构简单，器件较少，因而成本较低。
如图2-1所示图2-1Buck电路的基本结构三、Buck工作原理下图3-1为Buck电路开关波形，及其传递函数。
图3-1Buck电路的基本开关波形Vin为输入电压，Vout为输出电压，Fsw为Q1开关频率L为电感元件的电感值L，D为开关导通占空比根据电感元件在一个开关周期内的伏秒特性，可以写出Buck电路的传递函数，如图3-2所示图3-2Buck电路的传递函数计算方法四、控制模式如下图所示为Buck电路常见的两种控制模式。
图4-1为电压控制模式，图4-2为电流控制模式。
实际应用中最常见的是电压控制模式图4-1电压控制模式图4-2电流控制模式对于电压控制模式，以及电流控制模式他们有不同的优缺点，以及不同应用场景。
对于这两张控制模式，现做一个简单的比较电压控制模式：1，响应较慢2，由于存在ESR，有二阶响应作用3，补偿较为困难电流控制模式：1，每周期逐波限流2，一阶系统容易补偿3，快速响应4，容易引起次谐波振荡五、电感的计算当Buck电路处于临界工作模式CRM下，电感值的计算如下。
首先我们来开临界工作模式下，Buck电路的主要波形，如图5-1所示图5-1Buck电路工作在临界条件下的波形假定我们要设计一个输入Vin在8~15V，输出Vout为3.3V，额定工作电流Io=3A，工作频率为500KHZ的Buck电路。
在临界条件下，电感值计算公式如下5-2所示图5-2电感临界值的计算。
通过计算可知，工作在临界条件下，电感值为0.85uH。
buck电路频率计算
buck电路频率计算摘要：1. Buck电路基本原理2.Buck电路频率计算公式3.影响Buck电路频率的因素4.频率计算实例5.结论与实用建议正文：buck电路是一种常用的降压型DC-DC变换器，其基本原理是通过在输入端开关控制导通与截止，使电感上的电流呈锯齿波形，从而实现输出电压的调节。
在实际应用中，buck电路的频率是一个重要的参数，它直接影响到电路的性能和稳定性。
Buck电路的频率计算公式为：f = 1 / (2 * π * R * fs)其中，f为开关频率，R为负载电阻，fs为电感电流的有效值。
这个公式可以帮助我们初步估算buck电路的频率。
然而，实际应用中，buck电路的频率受到多种因素的影响，如电感、电容、开关器件的特性等。
因此，在实际设计中，我们需要根据电路的具体参数和性能要求，进行详细的频率计算和优化。
下面举一个频率计算的实例：假设我们有一个buck电路，负载电阻R=10Ω，电感L=100uH，电容C=10uF，开关器件的开关时间为ton=20ns，toff=20ns，我们希望输出电压为5V，输入电压为10V。
根据公式，可以计算出电感电流的有效值为I_l = 5 / (2 * π * 10 * 5) = 1A。
因此，开关频率f=1 / (2 * π * 10 * 1) = 1kHz。
然而，这只是理论计算的结果。
在实际应用中，我们还需要考虑电感、电容的寄生效应，以及其他非线性因素的影响。
因此，实际工作中的buck电路频率可能需要根据实际情况进行调整。
总之，buck电路的频率计算是电路设计的重要环节。
通过合理的频率选择，可以提高电路的性能和稳定性，降低电磁干扰，延长设备使用寿命。
在实际设计中，我们需要根据电路的具体参数和性能要求，进行详细的频率计算和优化。
同时，也要关注电路中其他关键参数的选择，如电感、电容、开关器件等。
buck电路中电感量的计算公式及电感纹波电流的计算公式
buck电路中电感量的计算公式及电感纹波电流的计算公式【原创实用版】目录1.Buck 电路的基本结构和原理2.Buck 电路中电感量的计算公式3.电感纹波电流的计算公式4.实例分析：计算 Buck 电路中的电感量和电感纹波电流5.设计建议：如何确定电感量和电感纹波电流的数值正文一、Buck 电路的基本结构和原理Buck 电路是一种非隔离升降压式 PWM DC/DC转换电路，其输出电压与输入电压方向相反。
Buck电路可以工作在buck或boost两种工作状态，根据开关MOS管的驱动方式和占空比来实现。
当开关MOS管作为高端驱动时，电路可以实现buck工作状态；当开关MOS管同时具有高、低端驱动时，电路可以实现boost工作状态。
二、Buck 电路中电感量的计算公式在 Buck 电路中，电感量 L 的计算公式如下：L = (输入电压 - 输出电压 - MOS 管饱和电压) * 导通时间 TON / (2 * IOmax)其中，输入电压、输出电压、MOS 管饱和电压、导通时间 TON 和最大输出电流 IOmax 都是已知条件。
通过这个公式，可以计算出合适的电感量 L，以满足电路的需求。
三、电感纹波电流的计算公式电感纹波电流的计算公式如下：纹波电流 = 输出电压纹波 / 电感量其中，输出电压纹波是技术指标所要求的电压纹波。
根据这个公式，可以计算出电感纹波电流的数值。
四、实例分析：计算 Buck 电路中的电感量和电感纹波电流假设输入电压为 DC 50~80V，输出为 48V，最大输出电流为 60A。
输入频率为 40KHz，占空比为 50%，MOS 管的饱和电压为 0.5V。
根据上述公式，可以计算出电感量 L 和电感纹波电流的数值。
五、设计建议：如何确定电感量和电感纹波电流的数值在实际设计中，需要根据电路的实际需求和条件来确定电感量和电感纹波电流的数值。
首先，应该考虑输入电压的最高值，因为这时电感的工作条件最恶劣。
buck电路选型计算
buck电路选型计算Buck电路选型计算一、引言Buck电路是一种常见的降压电路，通过控制开关管的导通时间来调节输出电压。
在电源设计中，正确的Buck电路选型计算至关重要。
本文将介绍Buck电路的基本原理，并详细讨论Buck电路选型计算的关键要点。
二、Buck电路原理Buck电路由输入电压源、开关管、电感、电容和负载组成。
当开关管导通时，电感储存能量，当开关管关断时，储存的能量通过二极管和负载输出。
通过调整开关管的导通时间，可以实现对输出电压的调节。
三、Buck电路选型计算要点1. 输入电压范围：首先需要确定输入电压的范围。
根据实际应用需求选择合适的输入电压范围，以确保Buck电路能够正常工作。
2. 输出电压要求：根据实际应用需求确定输出电压的要求。
输出电压应满足负载的工作需求，并考虑到电路的稳定性和效率。
3. 输出电流要求：根据负载的工作特性确定输出电流的要求。
输出电流应满足负载的工作需求，并考虑到电路的稳定性和效率。
4. 开关频率选择：开关频率是指开关管的导通和关断频率。
选择适当的开关频率可以平衡功率损耗和成本。
常见的开关频率有几十kHz到几百kHz。
5. 开关管和二极管选择：根据输入电压范围、输出电压要求和输出电流要求选择合适的开关管和二极管。
开关管应具有足够的导通电流和耐压能力，二极管应具有足够的反向耐压和导通能力。
6. 电感和电容选择：根据开关频率和输出电流要求选择合适的电感和电容。
电感的选择应满足电流涟漪和效率要求，电容的选择应满足输出电压涟漪和稳定性要求。
7. 控制方式选择：Buck电路的控制方式有连续导通模式和脉冲宽度调制（PWM）模式。
连续导通模式适用于小功率和低开关频率的应用，PWM模式适用于大功率和高开关频率的应用。
8. 保护功能选择：根据实际应用需求选择合适的保护功能。
常见的保护功能包括过压保护、过流保护和过温保护等。
四、实例分析以一个输入电压范围为12-24V，输出电压为5V，输出电流为2A 的Buck电路为例进行选型计算。
buck电路频率计算
buck电路频率计算Buck电路是一种常用的直流-直流（DC-DC）转换器，用于将高电压、低电流的输入电源转换为低电压、高电流的输出电源。
它的原理是基于功率守恒定律和能量守恒定律，通过控制开关管的开关周期和占空比来实现输出电压的稳定调节。
在Buck电路中，输入电压Vin经过开关管和电感L，通过二极管D输出到负载RL。
开关管的导通和截止用一个调节信号来控制，称为开关信号。
当开关管导通时，输入电压Vin通过电感L和开关管上的导通电阻流向负载RL；当开关管截止时，电感L上积累的能量通过二极管D流向负载RL。
Buck电路的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：1.导通状态（开关管导通）：当开关管导通时，电感L上的电流开始增加，同时电容C开始充电。
2.截止状态（开关管截止）：当开关管截止时，电感L上的电流不能立即消失，它会通过二极管D流向负载RL。
同时，电容C上的电压开始减小。
3.周期性重复：上述两个步骤会周期性重复，直到获得稳定的输出电压。
Buck电路中，关键的参数是开关管的开关周期和占空比。
开关周期(T)是指一个完整的工作周期所需要的时间，通常由外部电路元件给出。
占空比(D)是指开关管导通状态的时间与整个周期时间的比值，用来控制输出电压大小。
为了实现稳定的输出电压，我们需要确保开关周期和占空比的合适选择。
具体来说，可以通过以下方式计算Buck电路的工作频率和占空比：1.计算工作频率：工作频率可以通过开关周期的倒数来计算，即f = 1/T。
其中，开关周期T由外部元件给出，如RC单元或定时器。
2.计算占空比：占空比是通过比较开关管导通状态与截止状态的时间来计算的。
假设导通时间为Ton，截止时间为Toff，则占空比可以表示为D = Ton / (Ton + Toff)。
为了得到稳定的输出电压，占空比需要根据负载的要求进行调节。
较高的占空比可以获得较低的输出电压，而较低的占空比可以获得较高的输出电压。
3.检验输出电压：在确定了工作频率和占空比后，可以通过检验输出电压来确定Buck电路的稳定性。
BUCK电路基本原理
1.BUCK电路基本拓扑
Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管 不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts，则信号频率为 f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期 Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
4.闭环控制思想
1. 上图所示的电流电压双闭环的模式； 2.首先满足电压环的控制，使其输出快速达到给定 电压，而后通过调整负载满足电流环的控制； 3.当然在电路出现故障时，优先满足电流环，可能 会出现电压输出较低的情况。
5.PEU-BUCK电路
电感的电流总是由正方向流动 电流不会降到0
PWM控制,恒定开关频率工作 改变占空式调节输出
输出负载电流下降 从CCM-DCM
CCM CCM有最小输出负载电流要求
DCM
DCM不连续电流模式
在轻负载电流时
IAVE < ½ IRipple 电感的电流(能量)完全放电到0,
在电流降到0时刻，二极管自 然关断,阻挡电感电流的反向 流动，输出由电容提供,纹波 大. 开关频率及输出电压和负载电 流相关
2.基本工作原理
开关管导通,电感激磁,电流线性上升
L diL dt
Vin
Vo
I pk
(Vin
Vo )D Lf S
开关管关断,电感去磁, 电流线性
下降
L diL dt
Vo
Vo = D Vin
I pk
Vo (1 D) Lf S
伏秒值平衡: Vt =恒定 toff: 去磁
ton: 激磁 B
dcdc buck电路的计算
dcdc buck电路的计算摘要：1.DC/DC Buck 电路简介2.DC/DC Buck 电路的工作原理3.DC/DC Buck 电路的计算方法4.DC/DC Buck 电路的性能分析5.总结正文：一、DC/DC Buck 电路简介DC/DC Buck 电路，即直流/直流降压电路，是一种常见的电源转换电路，主要用于将较高的直流电压转换为较低的直流电压，以满足不同电子设备对电源电压的需求。
DC/DC Buck 电路具有效率高、体积小、输出电压稳定等优点，广泛应用于各类电子产品中。
二、DC/DC Buck 电路的工作原理DC/DC Buck 电路主要由开关管、电感、电容和二极管等元件组成。
其工作原理可以概括为以下几个步骤：1.开关管导通时，电感上的电流不断增加，电容器上的电荷也逐渐累积。
2.开关管截止时，电感上的电流流向电容器，使得电容器上的电荷继续累积。
3.当电容器上的电压达到输出电压时，输出端的二极管开始导通，电容器上的电荷通过二极管流向负载，提供电流。
4.在下一个开关周期开始时，电容器上的电荷重新开始累积，循环往复。
三、DC/DC Buck 电路的计算方法DC/DC Buck 电路的计算主要包括开关频率、电感、电容和二极管等元件的选择。
以下是一种常用的计算方法：1.确定开关频率：根据负载电流和输入电压选择合适的开关频率，以保证电路的稳定性和效率。
通常，开关频率越高，电路的效率越高，但同时会增加电路的复杂性和成本。
2.选择电感：根据输出电压和负载电流计算电感的大小，以保证电感在开关管导通期间能够储存足够的能量。
3.选择电容：根据输出电压和开关频率计算电容的大小，以保证电容器在开关管截止期间能够向负载提供足够的电流。
4.选择二极管：根据输出电压和负载电流选择合适的二极管，以保证其在工作过程中不会损坏。
四、DC/DC Buck 电路的性能分析DC/DC Buck 电路的性能主要取决于开关频率、电感、电容和二极管等元件的选择。
buck电路计算
buck电路计算Buck电路是一种降压稳压电路，常用于将高电压转换为较低的稳定电压。
其原理基于开关转换器的概念，通过周期性的开关操作来实现电压的调整。
本文将详细介绍Buck电路的工作原理、数学模型和计算方法。
一、Buck电路的工作原理Buck电路由直流电源、开关管、电感、电容和负载组成。
其工作原理如下：1.开关管的关闭状态下，电感L储存能量，电源电压施加在电容C和负载上；2.开关管的开启状态下，电感L放电，将储存的能量传递给负载和电容C；3.通过周期性的开关操作，控制开关管的导通时间和断开时间，可以调整输出电压的大小。
二、Buck电路的数学模型为了方便进行计算分析，可以对Buck电路进行数学建模。
模型的基本假设有：1.开关管的导通和断开是理想的，没有开关损耗；2.电感和电容元件是理想的，没有内阻和损耗；3.输出电压恒定不变，即开关操作的频率非常高。
根据上述假设，可以建立Buck电路的数学模型：$$V_L = L \frac{{di_L}}{{dt}}$$其中，$V_L$是电感上的电压，$L$是电感的感值，$i_L$是电感的电流。
2.输出电流方程：$$I_L = V_o D \frac{{dt}}{{DT}}$$其中，$I_L$ 是输出电流，$V_o$ 是输出电压，$D$ 是开关管导通时间与开关周期的占空比，$dt$ 是开关管导通时间，$DT$ 是开关周期。
3.电感电压方程：$$V_L=V_i-V_0$$其中，$V_i$是输入电压。
三、Buck电路的计算方法根据以上的数学模型，可以计算出Buck电路的关键参数。
$$I_L = \frac{{V_o D}}{{L}} \cdot dt$$其中，$I_L$是输出电流，$V_o$是输出电压，$D$是开关管导通时间与开关周期的占空比，$L$是电感的感值。
2.输出电压的计算：$$V_O = \frac{{V_i - I_L \cdot R_L}}{{1 - D}}$$其中，$V_O$是输出电压，$V_i$是输入电压，$I_L$是输出电流，$R_L$是负载电阻。
buck电路计算
buck电路计算Buck电路是一种常见的降压转换电路，可以将高电压的直流输入电压转换为低电压的输出电压，常用于电子设备中。
在本文中，将会详细介绍Buck电路的工作原理和计算方法。
一、Buck电路的工作原理Buck电路的工作原理如下：1.当开关管导通时，电感器储存了输入电流的能量；2.当开关管断开时，电感器释放储存的能量，形成一个电感器电流，通过滤波电容变成输出电压。
通过改变开关管的导通时间和断开时间，可以控制输出电压的大小。
当开关管导通时间占比较长时，输出电压较低；当开关管导通时间占比较短时，输出电压较高。
二、Buck电路参数的计算在设计Buck电路时，需要计算一些关键参数，包括开关频率、电感器电流、滤波电容和电感器值。
下面将逐一介绍这些参数的计算方法。
1.开关频率：开关频率是指开关管的导通和断开频率，常用的开关频率为几十千赫兹到几百千赫兹。
开关频率的选择需要考虑到输出电压的稳定性和开关管的损耗。
一般来说，开关频率越高，输出电压越稳定，但开关管的损耗也会增加。
开关频率的计算比较复杂，需要综合考虑多个因素，包括输入电压范围、输出电压范围、开关管的导通和断开时间等。
2.电感器电流：电感器电流是指在开关管导通期间电感器中流过的电流。
可以通过下面的公式计算电感器电流：I_L = (V_in - V_out) * D / (L * f)其中，I_L为电感器电流，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为开关管的导通占空比，L为电感器的电感值，f为开关频率。
3.滤波电容：滤波电容用于将电感器中的矩形电流波形变为稳定的直流输出电压。
滤波电容的大小一般通过下面的公式计算：C=(I_L*D*(1-D))/(f*V_r)其中，C为滤波电容，I_L为电感器电流，D为开关管的导通占空比，f为开关频率，V_r为允许的输出电压波动范围。
4.电感器值：电感器的值可以通过下面的公式计算：L = ((V_in - V_out) * D) / (f * I_L)其中，L为电感器的电感值，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为开关管的导通占空比，f为开关频率，I_L为电感器电流。
buck电路基本原理与计算
buck电路基本原理与计算
Buck电路是一种非隔离型的降压转换器，用于将输入电压降
低到输出电压。
它由一个功率开关、一个能量储存元件（电感或电容）、一个输出滤波元件和一个控制电路组成。
Buck电路基本原理：当功率开关关闭时，电感储能，同时根
据Kirchhoff电流定律，电流在电感中保持稳定。
当功率开关
打开时，电感释放储存的能量，驱动输出负载工作，同时根据Kirchhoff电压定律，电压在负载中保持稳定。
通过不断重复
这个开关周期，在输入电压和输出电压之间建立合适的电压差，实现电压降低的目的。
Buck电路计算方法：根据电路原理，可以采用以下计算方法：
1. 根据输出电压和输出电流的需求，确定输出功率。
2. 根据输入电压和输出电压的范围，确定电路的转换比，即D （占空比）=输出电压/输入电压。
D的值一般小于1。
3. 根据功率的转换效率（通常在85～95%之间），计算出输
入功率，即输入功率=输出功率/转换效率。
4. 根据输入电压和输入功率，计算出输入电流，即输入电流=
输入功率/输入电压。
5. 根据电路的输出滤波元件和负载的特性，确定电感或电容元件的额定值和参数。
需要注意的是，Buck电路的设计还需要考虑输入电压和输出
电流的波动、开关频率、功率开关器件的特性等因素，以确保电路的稳定性和可靠性。
buck电路计算
buck电路计算Buck电路是一种常见的DC-DC转换器，其基本原理是通过改变开关的占空比来实现输入电压的降压转换。
在该电路中，电感和电容元件与开关器件配合使用，实现直流电压的降低。
Buck电路的基础是开关电源，其核心是激励开关管的半导体开关器件。
一个普通的Buck电路通常包括输入电源、开关管、电感、电容以及负载等元件。
在Buck电路工作过程中，开关管通过不断的开关和关闭来实现输出电压的稳定。
当开关管关闭时，电感处于放电状态，储存并释放能量；而当开关管打开时，电感处于充电状态，从输入电源中吸收能量。
通过不断地交替操作，Buck电路能够通过电感和电容的储能和释能来输出较低的电压。
下面我们来详细讲解Buck电路的工作原理和如何进行计算。
1. Buck电路工作原理Buck电路的工作原理可以分为两个主要模式：导通模式和关断模式。
导通模式：当输入电压施加在电感上时，开关管打开，电感储存能量。
在这个周期中，电感电流的方向保持稳定，电感储存的能量被传送到负载电容中。
电流流向负载，满足负载需求。
关断模式：当开关管关闭时，电感处于放电状态。
在这个周期中，电感和负载电容形成一个回路，导致负载电容释放储存的能量，并向负载供电。
此时，电感施加给负载的电压小于输入电压。
通过切换这两种模式，Buck电路能够实现输入电压的降压转换。
2. Buck电路的计算方法在设计和计算Buck电路时，需要考虑以下几个关键参数：输出电压、输入电压、负载电流、开关频率和开关管的特性。
(1)输出电压（Vo）：根据应用的需求确定输出电压的数值。
(2) 输入电压（Vin）：输入电压是Buck电路的主要输入，决定了输出电压的降压倍数。
常用的输入电压范围有12V、24V等。
(3) 负载电流（Iload）：负载电流是Buck电路输入和输出之间的流动电流，根据负载的需求确定。
(4) 开关频率（fsw）：开关频率决定了Buck电路在输入和输出之间切换的速度。
Buck电路参数选择原理和计算
第三章 Buck 电路参数选择原理和计算3.1 参数选择原理在Buck 电路中的电感L 和电容C 组成低通滤波器，此滤波器的设计原则是，使输出电压的直流分量可以通过，抑制输出电压的开关频率及其谐波分量通过。
但是，构建一个能够让直流分量通过而且完全滤除开关频率及其谐波分量的完美的滤波器是不可能的，所以，在输出中至少有一小部分是由于开关产生的高频谐波。
因此，输出电压波形事实上如图3.1所示，可以表达为)()(00t u U t u ripple += （3.1）U )(t ripple (0t u图3.1 输出电压波形所以实际的输出电压由所需要的直流分量0U 加少量的交流分量ripple u 所组成，交流分量由低通滤波器未能完全衰减的开关谐波所产生。
由于直流变换器的作用使产生所需的直流的输出，因此希望输出电压开关纹波应很小。
所以，通常可以假设开关纹波的幅值远远小于直流分量，即 0max U u ripple << （3.2）因此，输出电压近似为直流分量0U ，而忽略其小纹波成分ripple u ，即00)(U t u ≈ （3.4）上述近似称为小纹波近似，或称线性纹波近似，可大大简化变换器波形的分析。
下面分析电感电流波形，进而得出电感的计算公式。
通过电感电压波形的积分可以得到电感电流。
开关在位置1时，电感在左侧与输入电压d U 相连，电路简化为下图3.1（a ）。
电感电压为)()(0t u U t u d L -= （3.5）d U )(0t u（a ）)(0t u（b ）图3.1如上所述，输出电压)(0t u 为其直流分量0U 加小的交流纹波成分)(t u ripple 。
采用小纹波近似，式（3.4）中的)(0t u 用其直流分量0U 代替，得到0)(U U t u d L -= （3.6）开关在位置1时，电感电压等于0U U d -，如图3.1（b ）所示。
电感电压方程为dt t di Lt u L L )()(= （3.7） 在第一个子区间，由上式可以解得电感电流波形的斜率为L U U L t u dt t di d L L 0)()(-== （3.8） 由于开关在位置1时，电感电压近似为常量，因此电感电流的变化率也近似为常数，电感电流线性上升。
buck电路频率计算
buck电路频率计算摘要：一、引言二、buck 电路基本原理1.降压转换器2.电感、电容和电阻的作用三、buck 电路频率计算方法1.电流模式控制2.电压模式控制四、buck 电路频率计算实例1.电流模式控制实例2.电压模式控制实例五、总结正文：一、引言在电源管理电路中，Buck 电路是一种常见的DC-DC 降压转换器。
合理选择和计算Buck 电路的频率对于优化电路性能至关重要。
本文将详细介绍Buck 电路的频率计算方法。
二、buck 电路基本原理1.降压转换器Buck 电路，又称降压转换器，是一种将输入电压转换为较低输出电压的电源管理电路。
它通过调整开关器件的占空比来实现输出电压的降低。
2.电感、电容和电阻的作用在Buck 电路中，电感、电容和电阻分别起到滤波、储存和分压作用。
电感能够储存电能，电容能够滤除高频噪声，电阻则用于分压。
三、buck 电路频率计算方法1.电流模式控制电流模式控制是根据电感电流大小来调整开关器件的占空比。
其频率计算公式为：f = (1 / π) * (L / R) * (1 / √(1 + (C / R)))其中，f 为电路频率，L 为电感值，R 为电阻值，C 为电容值。
2.电压模式控制电压模式控制是根据输出电压大小来调整开关器件的占空比。
其频率计算公式为：f = 1 / (2π * √(LCR))其中，f 为电路频率，L 为电感值，C 为电容值，R 为电阻值。
四、buck 电路频率计算实例1.电流模式控制实例假设我们有一个Buck 电路，电感值为10μH，电阻值为100Ω，电容值为100pF。
代入公式计算得到：f = (1 / π) * (10μH / 100Ω) * (1 / √(1 + (100pF / 100Ω))) ≈ 100kHz2.电压模式控制实例假设我们有一个Buck 电路，电感值为10μH，电容值为100pF，电阻值为100Ω。
代入公式计算得到：f = 1 / (2π * √(10μH * 100pF * 100Ω)) ≈ 100kHz五、总结本文详细介绍了Buck 电路的频率计算方法，包括电流模式控制和电压模式控制。
BUCK电路基本原理与计算资料
R 20log | Tvo _ u ( fC ) | 20log 2 R1 1 Ⅲ.10fz＝0.1 fC C 2 f Z R2
R2 R1 10
20 N
2018/11/7
南京航空航天大学航空电源重点实验室
18
小节
介绍了Buck变换器的工作原理。
介绍了Buck变换器中无源器件的计算方法。 介绍了Buck变换器的小信号建模。 介绍了Buck变换器的补偿网络设计。
Buck变换器的工作原理 Buck变换器的主电路设计 Buck变换器的建模 Buck变换器的补偿网络设计 小结
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3
直流变换器的分类
ƀ 不隔离的直流变换器：可分为单管、双管和四管。
◎单管：Buck 、Boost、Buck/Boost、Cuk、Zeta和Sepic； ◎双管：双管串接的升降压式(Buck/Boost)变换器；
iD i Lf
Q ON
iQ i Lf max
t i Lf max t vL Vin Vo Vo t
Q OFF
RLd +
icf vo Q
Lf Q Vin Cf
t
Vo _
Vo 0 Ton Toff Tdis
'
Q OFF
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t Ts
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7
内容提纲
背景
PI调节器电路图与幅频相频曲线
R2 C
增益 (dB)
20log| R2 /R1 |
Vfb
R1
fz
相角 (deg)
0
Vref
0.1fz 10fz
buck电路输入电流平均值
buck电路输入电流平均值
【实用版】
目录
1.Buck 电路的基本原理
2.Buck 电路的输入电流平均值计算方法
3.Buck 电路输入电流平均值的实际应用
正文
一、Buck 电路的基本原理
Buck 电路，又称降压斩波电路，是一种直流 - 直流（DC-DC）变换器，主要用于将较高的直流电压转换为较低的直流电压。
在 Buck 电路中，输入电源的脉冲宽度调制（PWM）信号控制着开关管的导通与截止，从而使得输出电压低于输入电压。
该电路具有高效率、低输出电压纹波等优点，广泛应用于电子设备、通信设备等领域。
二、Buck 电路的输入电流平均值计算方法
Buck 电路的输入电流平均值可以通过以下公式计算：
I_avg = (V_in * f_switch) / (R_load + R_on)
其中，I_avg 表示输入电流平均值，V_in 表示输入电压，f_switch 表示开关管的占空比，R_load 表示负载电阻，R_on 表示开关管的导通电阻。
三、Buck 电路输入电流平均值的实际应用
在了解 Buck 电路输入电流平均值的计算方法后，我们可以根据实际应用场景对电路进行优化设计。
例如，在输入电压、负载电阻等参数不变的情况下，可以通过调整开关管的占空比，实现对输出电压的精确控制。
同时，根据实际应用中对效率、输出电压纹波等性能指标的要求，可以选择合适的开关管导通电阻、负载电阻等元器件参数，以满足实际需求。
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vo s vin s
d ( s )0
1 RLd // RCf sC f 1 sL f RLf R // RCf sC f 1 RLd // RCf sC f 1 sL f RLf R // RCf sC f
R 20log | Tvo _ u ( fC ) | 20log 2 R1 1 Ⅲ.10fz＝0.1 fC C 2 f Z R2
R2 R1 10
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18
小节
介绍了Buck变换器的工作原理。
介绍了Buck变换器中无源器件的计算方法。 介绍了Buck变换器的小信号建模。 介绍了Buck变换器的补偿网络设计。
Buck变换器的工作原理 与设计
报告人： 冯颖盈
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内容提纲
背景
Buck变换器的工作原理 Buck变换器的主电路设计 Buck变换器的建模 Buck变换器的补偿网络设计 小结
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2
内容提纲
背景
Tvo为输出电压闭环环路增益
R
RL f
vo
Z out ( s )
RC f
Tvo 1 Gvovin Zout vo vo _ ref vin io 1 Tvo Kvo 1 Tvo 1 Tvo
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输出电压闭环误差放大器的设计
90
Tvo KvoGvo K0Gvouvo
令 Gvo 1
KVin Kvo K 0Gvo Vm
|Tvo_c|(dB)
|Tvo_u|(dB)
45
补偿后幅频曲线
Tvo_u(° 0 )
补偿前相频曲线
-45
Tvo_c(° )
补偿前幅频曲线
补偿后相频曲线
将 K0 1 代入
-90
Tvo _ u
1 R // RCf sC V f K vo in Vm 1 sL f RLf R // sC f
PI调节器电路图与幅频相频曲线
R2 C
增益 (dB)
20log|R2 /R1 |
fz
相角 (deg)
Vfb
R1
0
Vref
0.1fz 10fz
0 -90
1 s R R2C GPI 2 R1 s
Ⅰ.选取输出电压闭环的截止频率fC Ⅱ.确定R2和R1 ： 取R1＝10K，求
fz
1 2 R2C
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10
内容提纲
背景
Buck变换器的工作原理 Buck变换器的主电路设计 Buck变换器的建模 Buck变换器的补偿网络设计 小结
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11
系统框图
相角裕度 如何衡量一个系统的动态性能
幅值裕度
vbe t
i Lf max
u t Lf i i t Cf u
iLf Io
i Lf min t i Lf max
iQ
i Lf min t
i Lf max
iD
i Lf min t Vin Vo Vo
vL
t
ESR
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Vpp I pp
icf Q vo Vo t 0 Ton Toff Ts t
VDk dkVin 1
vDk s
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传递函数
1 RLd // RCf sC f vo s 1 sL f RLf R // RCf sC f
Vin d s Dvin s
ƀ 隔离的直流变换器：单管、双管和四管
◎单管： Forward 、Flyback ； ◎双管：双管Forward 、双管Flyback ； ◎四管：Full bridge converter。
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内容提纲
背景
Buck变换器的工作原理 Buck变换器的主电路设计 Buck变换器的建模 Buck变换器的补偿网络设计 小结
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主电路设计
Lf RLd + Q Vin D Cf Vo _
i Lf u t u t Lf i
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u Cf i t i t Cf u
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磁性元件设计
D Gvovin
输入电压对输出电压
的传递函数
vo s d (s)
vin s 0
Vin Gvod
占空比对输出电压 的传递函数
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阻抗及环路增益的计算
K vo
vin
Gvo vin
iQ
Q ON
i Lf max
t
Q OFF
Vin Vo
i Lf max t t
Lf Q Vin Cf
RLd + Vo _
icf vo Q
Vo
t
Vo t 0 Ton Toff Tdis
'
Q OFF
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Ts
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内容提纲
背景
Buck变换器的工作原理 Buck变换器的主电路设计 Buck变换器的建模 Buck变换器的补偿网络设计 小结
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CCM下的工作原理
Lf Q Vin Cf RLd + Vo _
iQ
vbe iLf Io i Lf max i Lf min
i Lf max
t
i Lf min t
Q ON
Lf Q Vin Cf
iD
t
i Lf max
RLd + Vo _
icf Q vL Vin Vo Vo
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解析建模法 连续法 连续离散结合法
平均值等效电路法
状态空间平均法
电流注入等 效电路法
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等效受控 源电路法
三端开关等效 电路模型法
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等效受控源电路法
IQ(s)
Q D VD(s)
Lf
RLf Cf
RLd + Vo _
ˆ Vin ( s) Vin vin ( s) ˆ VDk ( s) VDk vDk ( s ) ˆ I L ( s) I L iL ( s ) ˆ d (s) D d (s)
Buck变换器的工作原理 Buck变换器的主电路设计 Buck变换器的建模 Buck变换器的补偿网络设计 小结
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3
直流变换器的分类
ƀ 不隔离的直流变换器：可分为单管、双管和四管。
◎单管：Buck 、Boost、Buck/Boost、Cuk、Zeta和Sepic； ◎双管：双管串接的升降压式(Buck/Boost)变换器；
穿越频率
和稳态性能指标?
K vo
vin
Gvo vin
Z out
io
vo
vo _ ref
Gvo
V EAvo
K0
u vo
Gvouvo
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小信号建模的方法
DC-DC 变换器的建模方法
数字仿真法 离散法 直接 数字 仿真 间接 数字 仿真
RCf
-135 -180 1 1 10 f (kHz)
3
10
100
1 10
4
1 10
5
补偿前 截止频率 相角裕度 1.6kHz 35°
补偿后 3.3kHz 50°
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Tvo _ c
KVin Kvo 1 GPI Vm
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i Lf min t t
t
Q OFF
vo Vo t 0 Ton Toff Ts
Vo / Vin = D
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DCM下的工作原理
vbe
Lf Q Vin Lf Q Vin Cf Cf
t
RLd + Vo _ RLd + Vo _
vL iD i Lf i Lf max t
Z out
io
vo
vo _ ref
Gvo
V EAvo
K0
u vo
Gvouvo
io
Z out
vo 1 R // RC f // RL f sL f io sC f
KVin Vm
sL f