BUCK电路解析全解

13.Kcrit与M(D1)关系的图解
14.Buck變換器的优缺点
优点： 1 电路简单。 2 动态特性好。 缺点： 1 输入电流是脉动的，这将会引起对输入电源的电磁干扰，所 以在实际应用中常在电源与变换器之间增加一个输入滤波网络 2 稳态电压比永远小于1，只能降压不能升压； 3 开关晶体管发射极不接地．这将使其驱动电路复杂．
BUCK变换器
报告人：王同新
2004年1月
1.BUCK变换器的电路拓扑
图（b）所示的三端开关器件有三個端子﹕有源元件的端 钮，称为有源端﹐用a表示；无源元件的端钮，称为无源端， 用p表示；有源元件和无源元件相连接的端钮，称为公共端， 用c表示。公共端c与能量传递电感L相连．
2.BUCK变换器的工作原理
IL n
18.ON時的集极峰值電流公式
由﹐
V in
LI p D max T s
L V in D max T s Ip
Pout
LI (
2
p )
2Ts
wenku.baidu.com
1 2
V
in
D
max
Ip
Ip
2 Pout
D max V in
Ic
設 D max
0 .4 ,
80 %,
則 Ic
6 . 2 Pout V in
19.DPS-500FB A Ip波形(2A/div)
4.BUCK变换器CCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
(V s V o)D s T V o(1 D )T s
得:
M Vo D Vs
BUCK变换器的稳态电压变比永远小于1，所以 BUCK变换器也称为降压变换器。
5.CCM BUCK变换器稳态电压变比特性
6.CCM BUCK变换器电感电流纹波
8.BUCK变换器DCM稳态分析
由电感电压伏秒平衡原理有:
(V sV o)D 1 T sV oD 2T s
得: MVo D1 Vs D1D2
DCM模式下，BUCK变换器的稳态电压变比仍 永远小于1，但M不但与导通比D1有关，也与D2有 关，而D2取决于电路参数。
9.DCM主要参量的稳态波形
10.D2与电路参数的关系推导
15.單端正激變換器
16. 交換電晶體的耐壓
集极電壓被限制為﹕VCEmax=2Vin
17.ON時的集极峰值電流
磁化消磁電流為﹕
Imag
Vin DTs Lout
集极峰值電流為﹕
Ic
IL n
I mag
IL n
Vin DT s L
又﹐
Vout
Vin D n
Vin
nV out D
Ic
IL n
nT sVout L
电感电流纹波 I（峰值到平均值）为：
i
Vs Vo 2L
DTs
峰－峰值为：
iPPVs
Vo L
DTs
假设效率为１，则输入输出的电流比为：
MI
Io IS
1 D
7.DCM MODE
当电感L较小，或电阻R较大，或开关颇率fS较低时， BUCK变换器也将工作在不连续导电模式下，如下图： ①晶体管导通，二极管截止。运行的时间长度为D1Ts； ②晶体管截止，二极管导通。运行的时间长度为D2Ts； ③晶体管和二极管都截止，运行的时间长度为Ts-(D1+D2)Ts
D1 D2
1
1
4K
D
2 1
11.DCM与CCM模式的稳态电压变比曲线
12.DCM与CCM的临界条件
i Io 是连续与不连续导电模式的分界条件，则有：
I Voi(VsVo)D 1Ts
oR
2L
可得BUCK变换器连续与不连续导电模式的临界条件为：
Kcrit
2L RTs
1 M
Kcrit 1 D1
当K>Kcrit时为连续导电模式，当K<Kcrit时为不连续导电模式。
当晶体管导通时，二极管截止 (t=0~DTs)，输入电压Vs向能量传递电 感L充磁，同時提供能量給負載和電容； 当晶体管截止时，二极管导通 (t=DTs~Ts)，电感把前一阶段贮存的能 量全部释放给负载和电容．显然，晶体 管导通的时间越长，即D越大，负截获 得的能量越多，输出电压越高。
3.CCM主要参量的稳态波形
20.Forward變壓器体積
S LI mag B max
l I mag H max
0 Ie mag B max
V olume
0
I2
e mag
L
B2 max
其中﹐
I mag
nT Vs out L
Io
Vs Vo 2L
D 1T s ( D 1
D 2)
Vo R
得﹕ 1 1 V s V o 2 L
1
M
Vo
RT s D 1 ( D 1 D 2 )
得﹕ M
D1
D1
D1
K D1
D2
D1 D2
D
＝
2
K
D
＋
1
D2
D
＝
2
D1 ( 2
1＋
4K
D
2 1
1)
得﹕ M V o D 1
2
Vs