Buck降压斩波电路

iL(t )
V
L
+ u L(t ) −
VD
i D(t )
+
C
R
u o(t )
−
3.工作原理 依据电路参数的不同，本电路可以工作在电感电流连 续状态和电感电流断续状态。首先讨论电流连续时的情况。 iL(t ) L a.V导通时：
U d = u L (t ) + u o (t )
u L ( t ) = −U o
+
u o(t )
−
BUCK变换器V截止时
*曲线 4.连续导通模式： 1).输入输出关系： 依据伏秒平衡法则
αT (U d − U o ) = α ′TU o
uG
uL
T
αT
ton
Ud −Uo
α ′T
toff
t
输入输出关系：
U o = αU d
−Uo
i 输入输出电压变换比： L
U −Uo U DD′T ∆i L = d αT = d 2L 2L
负载电流平均值：
U o αU d I= = R R
负载电流平均值下 降，并不影响电流 纹波，当二者相等 时，到达模式界限。
用电阻表示模式界限： Rcrit (α ) =
2L α ′T
iL
注意：不连续模式下变换器的特性发生显著改变，M依赖于 负载，输出阻抗上升。但是比较常用。小纹波近似不成立！
M= Uo =α Ud
2).电感电流纹波： V导通时：
diL U d − U o = >0 dt L
iL
V截止时：
diL − U o = <0 dt L
显然，Buck变换器的电感值：
L= Ud −Uo αT 2∆iL
由电流波形：
Ud −Uo ∆i L = αT 2L
3).输出电压纹波：
∆q = 1 T ∆i L 2 2
iL(t )
L
考虑到：
∆q = C∆U C = C ( 2∆u )
+
U
d
V
+ u L(t ) −
VD
i D(t )
+
C
R
u o(t )
有：
∆i LT ∆u = 8C
−
−
电容充放电 电荷
iL
5.不连续导通模式： 1.模式界限： 电流纹波：
iL
αU d
I
U d αα ′T = R 2L 2L 模式界限： RT < α ′
−
5.1.1 BUCK降压变换器 b.V截止时 此时，电源脱离 电路，电感线圈 + 向负载供电，释 U d 放贮存的能量。 −
V
iL(t )
L
+ u L(t ) −
VD
i D(t )
+
C
R
u o(t )
−
图5-1采用功率MOSFET晶体管和二 极管表示的BUCK变换器
5.1.1 BUCK降压变换器 *电容C： 属于电路本 身，不属于负载。 + V导通时充电， U d V截止时放电， 从而使负载两端 − 电压保持平稳。
+ − u o (t ) U d −
+ u L(t ) −
C
R
+
u o(t )
−
依据小纹波近似：
u L (t ) = U d − U o
BUCK变换器V导通时
b.V截止时：
0 = u L (t ) + u o (t )
u L (t ) = − u o (t )
依据小纹波近似：
iL(t )
L
+ u L(t ) −
5.1.1 BUCK降压变换器 全控型器件 iL(t ) 1.电路组成 2.工作状态
电感线圈
L
+ a.V导通时 Ud 此时，电源经电 −
感线圈向负载供 电，同时，电感 线圈贮存能量。
V
+ u L(t ) −
VD
i D(t )
+
C
R
u o(t )
续流二极管 图5-1采用功率MOSFET晶体管和二 极管表示的BUCK变换器