Buck降压式变换器基本结构及原理

Buck降压式变换器基本结构及原理

一、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。

Buck变换器有两种基本工作方式：

CCM(Continuous current mode)：电感电流连续模式，输出滤波电感Lf的电流总是大于零

DCM(Discontinuous current mode)：电感电流断续模式，在开关管关断期间有一段时间Lf的电流为零

1.1 CCM时的基本关系：

1.2 DCM时的基本关系：

DCM可分为两种典型情况：

输入电压Vin不变，输出电压Vo变化，常用作电动机速度控制或充电器对蓄电池的恒流充电

输入电压Vin变化，输出电压Vo恒定，即普通开关稳压电源

1.3 电感电流临界连续的边界：

1.3.1输入电压恒定不变时：Vin=const

可画出Buck变换器在Vin=const时的外特性曲线：

图中虚线为电感电流临界连续的边界，内部为电流断续区，外面为电流连续区。

理想情况下，在电流断续区输出电压仅由占空比Dy确定。实际电路中，因元器件的非理想化，在电感电流的连续区，Buck变换器的外特性也是下降的，即Io加大，Vo降低。为保持Vo不变，在Io增加时，要适当加大占空比Dy。

1.3.2输出电压恒定不变时：Vo=const

可画出Buck变换器在Vo=const时的标幺特性曲线：

图中虚线为电感电流临界连续的边界，右上方为电流连续区，左下为电流断续区。

在电感电流临界连续时，若加大负载，则进入电流连续工作区；减小负载，则进入电流断续区。

若负载不变，减小输入电压Vin，为使Vo不变，应加大Dy，也进入电流连续区。