直流开关电源buck型
开关直流降压电源(BUCK)设计
开关直流降压电源(BUCK)设计摘要随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切。
近年来，随着功率电子器件(如IGBT、MOSFET)、PWM技术以及电源理论发展，新一代的电源开始逐步取代传统的电源电路。
该电路具有体积小，控制方便灵活，输出特性好、纹波小、负载调整率高等特点。
开关电源中的功率调整管工作在开关状态，具有功耗小、效率高、稳压范围宽、温升低、体积小等突出优点，在通信设备、数控装置、仪器仪表、视频音响、家用电器等电子电路中得到广泛应用。
开关电源的高频变换电路形式很多, 常用的变换电路有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。
本论文采用双端驱动集成电路——TL494输的PWM脉冲控制器设计开关电源，利用MOSFET 管作为开关管，可以提高电源变压器的工作效率，有利于抑制脉冲干扰，同时还可以减小电源变压器的体积。
关键词：直流，降压电源,TL494,MOSFET1目录摘要 (1)Abstract........................................................... ........ 错误！未定义书签。
1.方案论证与比较 (4)1.1 总方案的设计与论证 ...................................... 错误！未定义书签。
1.2 控制芯片的选择 (4)1.3 隔离电路的选择 .............................................. 错误！未定义书签。
2. BUCK电路工作原理 ......................................... 错误！未定义书签。
3. 控制电路的设计及电路参数的计算 ................ 错误！未定义书签。
3.1 TL494控制芯片................................................ 错误！未定义书签。
buck电路拓扑及其工作原理
Buck电路拓扑及其工作原理Buck电路是一种常见的降压转换器，也被称为降压型开关电源。
它可以将一个较高的直流电压转换为一个较低的直流电压，同时保持较高的效率。
Buck电路的拓扑结构是基于一个电感元件和一个开关元件。
下面是Buck电路的基本拓扑图示：```Vin ─────┬───────┐││─┼─┬─────┴─┬──Vo││││││Cin│L││││││─┴─┴───────┼─GND││GND GND```在这个拓扑中，Vin代表输入电压，Vo代表输出电压，Cin代表输入电容，L代表电感，以及GND代表接地。
Buck电路的工作原理如下：1. 开关状态：当开关元件（通常是MOSFET）处于导通状态时，电感L储存能量，并将其传递到输出负载。
2. 关断状态：当开关元件处于关断状态时，电感L通过其自感性产生电压，并将这个能量转移到输出负载。
Buck电路的工作周期可以分为以下几个阶段：1. 导通状态（开关打开）：开关元件处于导通状态时，输入电压Vin通过电感L传递到输出负载。
电感L储存能量，并将其传递到输出电容Cout。
2. 关断状态（开关关闭）：开关元件关闭时，电感L的自感性会产生反向电压，将能量转移到输出电容Cout和负载上。
这个阶段也被称为“放电”阶段。
通过控制开关元件的导通时间和关断时间，可以调节输出电压的大小。
通常使用PWM（脉宽调制）技术来控制开关元件的导通和关断，以实现精确的输出电压调节。
总结起来，Buck电路通过周期性地切换开关元件的状态，将输入电压转换为较低的输出电压。
这种转换过程利用电感和电容储存和传递能量，实现了高效的降压转换。
TL494开关电源设计--BUCK电路解析
+5V
IN2 +
GND
IN2 -
CT
RT
DE AD
4
16
C2 332
15
R4 10K
R3 10K R9 0.1
R8 120
图三：由TL494组成降压型开关稳压电源
过载保护－－过载时，降低输出电压使负载电流保持在保护值。 不论开关管T2是否导通，流过负载的电流都经过R9(由上向下)，R9的下端
电位为负，当负载电流达一定值时，误差放大器2的反相端电位为负，误差
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=13.0~21.4uS（Vsta~1.2V）。
七、参数选择 4.开关管：
开关速度<1uS，
IC VEC PT
VIN+VF
IECO tON tOFF
VSTA t
耐压>2(VIN)max，
电流>2(IO)max
图四：开关管开关速度与功耗分析
TIP127（100V/5A，
死区时间控制 触发器 时钟
反馈/PWM比较器输入
Q
Q
Q1射极
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现一、Buck型DC-DC开关电源的原理Buck型DC-DC开关电源采用PWM（脉宽调制）技术实现降压功率转换。
其基本原理是通过开关管（MOSFET）的开关控制，使电源源电压经过电感产生瞬间高压脉冲，然后经过二极管和电容进行滤波，从而得到较低的输出电压。
1.选取合适的芯片2.电路设计在电路设计中，需要考虑以下关键元件：（1）开关管（MOSFET）：选择合适的MOSFET型号，使其能够承受输入电压和输出电流，并具有低导通压降和低开关损耗。
（2）电感：选择合适的电感器件，使其具有足够的电感值，以满足电路的输出电流要求，同时要考虑其饱和电流和电流纹波等参数。
（3）二极管：选用具有较高效率和低电压降的二极管，以减小功率损耗。
（4）滤波电容：选择适当的电容容值和工作电压，以保证输出电压的稳定性和滤波效果。
3.控制电路设计（1）比较器：用于比较输出电压反馈和参考电压，生成PWM信号。
（2）误差放大器：通过调节反馈电压和参考电压之间的差值，实现输出电压的稳定控制。
（3）反馈电路：将输出电压反馈给误差放大器，使其可以实时调节PWM信号。
4.输出过压保护与过流保护为了确保开关电源在异常工作条件下能够保持安全可靠的操作，需要添加过压保护和过流保护电路。
过压保护电路通常通过监测输出电压，当输出电压超过设定阈值时，立即切断开关管的导通。
过流保护电路通过监测输出电流，当输出电流超过设定阈值时，同样会切断开关管的导通。
5.PCB布局与散热设计在设计过程中，需要合理布局电路元件，以减小元件之间的相互干扰，并降低热量产生。
合理进行散热设计，确保开关管和散热器的有效散热，以保证开关电源的稳定工作。
三、BUCK型DC-DC开关电源的测试与调试完成电路设计后，需要进行测试和调试来验证设计的正确性和可靠性。
主要包括以下测试：（1）输入电压测试：测试开关电源在不同输入电压下的输出电压和效率。
（2）输出电压稳定性测试：测试开关电源在稳定工作状态下，输出电压随负载变化的情况。
buck型dcdc工作原理
buck型dcdc工作原理
Buck型DC-DC转换器，是一种常用的直流电源转换器，其工作原理基于脉宽调制（PWM）技术。
它能够将高电压的直流电源转换为较低电压的直流电源，而且具有高效率和稳定性的特点。
在Buck型DC-DC转换器中，主要包括输入电源、开关管、电感、二极管和输出负载。
当输入电压施加在开关管上时，开关管会周期性地打开和关闭。
在开关管关闭时，电感储存能量，而二极管则断开，输出电压会被负载吸收。
而当开关管打开时，电感会释放储存的能量，并使其通过二极管传递到负载上，从而保持输出电压的稳定。
Buck型DC-DC转换器的工作原理可以用以下步骤来描述：
1. 开关管导通阶段：当开关管导通时，输入电压施加在电感上，电感储存了电能，同时二极管处于断开状态，负载从电感中获得电能。
2. 开关管截止阶段：当开关管截止时，电感释放储存的电能，使其通过二极管传递到负载上，从而保持输出电压的稳定。
在这个阶段，电感起到了储能和传递能量的作用。
通过不断交替的开关管导通和截止，Buck型DC-DC转换器能够将输入电压转换为稳定的输出电压。
此外，为了保证输出电压的稳定性，还需要使用反馈控制电路来调节开关管的导通和截止时间。
总的来说，Buck型DC-DC转换器通过控制开关管的导通和截止，以及电感和二极管的协同工作，实现了输入电压向输出电压的转换。
它在电子设备中广泛应用，如手机、电脑、汽车电子等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
开关电源DC-DC buck和boost介绍
输出电流
Iout(retad)：额定输出电流。 Iout(min)：在正常运行情况下，最小的输出电流。 Iout(max)：负载的瞬态承受的输出电流。 Isc：负载短路时的最大极限电流。
电源系统设计指标
动态负载响应时间
当加上阶跃负载时，电源系统响应需要的时间
电压调整率
输入电压变化时，输出电压的变化率，即： 电压调整率=（最高输出电压-最低输出电压）/额定输出电压 X100%
A
V+
B
V-
面积A=面积B
A
V+
B
V-
开关电源的基本分析
分析开关电源中电容和电感的几条原则：
1. 2. 3. 4. 电容两端的电压不能突变 (当电容足够大时,可认为其电压不 变)。 电感中的电流不能突变 (当电感足够大时,可认为其电流恒定 不变)。 流经电容的电流平均值在一个开关周期内为零。 电感两端的伏秒积在一个开关周期内必须平衡。
I C
+ U -
U
It C
2. 在稳态工作的开关电源中流经电容的电流对时间的积分为零。
A
I+
B
I-
面积A=面积B
开关电源的基本分析
电感的基本方程
i(t)
+ u(t) -
di(t ) u(t ) L dt
1. 当一电感突然加上一个电压时, 其中的电流逐渐增加, 并且电感量越大电流增加 越慢.
有源开关(Switch)
二极管(Diode)
电感(Inductor)
电容器(Capacitor)
变压器(Transformer)
开关电源的基本分析
电容的基本方程
i(t) + u(t) -
buck电路
buck电路1. 简介Buck电路是一种直流-直流（DC-DC）转换器，也称为降压转换器。
它可将高电压直流输入转换为较低电压直流输出。
Buck电路由开关器件（通常为MOSFET）和辅助元件（如电感和电容）组成。
Buck电路在许多电子设备中广泛应用，包括电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。
Buck电路具有高效率、紧凑的尺寸和较低的成本等优点，因此成为DC-DC转换的常用选择。
2. 工作原理Buck电路基于开关定时的原理工作。
下面是Buck电路的基本工作原理：1.开关器件关闭状态：当开关器件（MOSFET）处于关闭状态时，输入电压（Vin）通过电感（L）和二极管（D）充电，形成一种电流。
2.开关器件导通状态：当开关器件导通时，电感储存的能量被释放，通过二极管和负载电阻（RL）供电。
此时，输出电压（Vout）取决于导通时间和电感电流。
3.控制方式：通过控制开关器件导通时间的长短，可以调节输出电压的大小。
典型的控制方式有PWM（脉宽调制）和PFM（脉冲频率调制）。
3. Buck电路的主要元件Buck电路由以下主要元件组成：•MOSFET开关器件：用于控制输入电压通过电路的通断状态。
•电感（L）：用于储存能量，并平滑输出电流。
•二极管（D）：与电感形成一个循环，用于导通电感储存的能量到负载电阻。
•输出电容（C）：平滑输出电压，减少纹波。
•控制电路：用于控制开关器件的导通时间，以调节输出电压。
4. 优缺点Buck电路具有以下优点：•高效率：Buck电路的能效通常较高，能够将输入电压有效转换为输出电压。
•紧凑尺寸：Buck电路的设计紧凑，适合在空间有限的电子设备中使用。
•低成本：相比于其他DC-DC转换器，Buck电路的成本较低。
然而，Buck电路也存在一些缺点：•输出电压稳定性差：由于输入电压波动或载荷变化，Buck电路的输出电压可能不太稳定。
•EMI干扰：Buck电路的开关动作可能引起电磁干扰（EMI），对其他电子设备造成影响。
TL494开关电源设计--BUCK电路
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
L0 ~
VIN T 8I
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
t
I (10% ~ 20%) I O max
电流断续状态DCM
t
电流连续状态CCM
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO 2IOC
CO=(3~5)(ΔI) T/(2ΔVP-P)
产生纹波的两个因素：1.输出电容容 量有限；2.开关过程产生的过冲，这
VIN-VSTA IOC
-VF
t
(tON)min (tOFF)max
临界连续状态
部分较难滤除。
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO VIN-VSTA VO -VF (tON)min (tOFF)max IO<IOC
5. 较典型的设计验证方法和负载实验。
三、BUCK型DC－DC变换器（CCM工作模式）
1. 导通状态 U I UO UL I ON t1 t1 L L 2. 截止状态 UO UL I OFF t2 t2 L L 3. 输入输出关系
I ON I OFF
U O DU I
100u/25V
C6
220u/25V
T2 TIP127 (100V/5A/Darl-L) 104 R2 C3 1K
10 9
3K R6
FR307 D4 103 C5 570 R13
C7
104 C9 5K1 R17
R16 3K6
5
6
buck电路反向电流
buck电路反向电流【最新版】目录1.Buck 电路概述2.Buck 电路的反向电流3.Buck 电路反向电流的影响4.解决 Buck 电路反向电流问题的方法5.结论正文一、Buck 电路概述Buck 电路，又称降压型开关电源，是一种基于开关管工作在开关状态下的直流 - 直流变换器。
Buck 电路的主要作用是将输入的高电压转换为较低电压，以满足不同电子设备对电源电压的需求。
它具有效率高、体积小、稳定性好等优点，在众多电子设备中得到了广泛应用。
二、Buck 电路的反向电流在 Buck 电路中，反向电流是指在开关管关闭期间，由于电感或电容的放电，使得电源电压方向与正常工作电压方向相反的电流。
这种反向电流在开关管上会产生较大的损耗，影响电路的工作效率，甚至可能损坏开关管。
三、Buck 电路反向电流的影响1.降低工作效率：反向电流会导致电源能量的浪费，降低整个开关电源系统的工作效率。
2.加速开关管损耗：反向电流会使得开关管上的电压反向，导致开关管的导通损耗增加，从而缩短开关管的寿命。
3.影响输出电压的稳定性：严重的反向电流可能导致输出电压出现波动，影响电子设备的正常工作。
四、解决 Buck 电路反向电流问题的方法1.选择合适的开关管：选择具有快速开关特性和较低导通电阻的开关管，以减小反向电流对开关管的影响。
2.优化电感器件：选择具有较低直流电阻和较高饱和电流的电感器件，以降低反向电流对电感的影响。
3.调整电路参数：通过调整开关频率、电感大小、电容容量等参数，使电路工作在较为理想的状态，降低反向电流的产生。
4.采用辅助电路：可以采用反向电压抑制电路、电流限制电路等辅助电路，对反向电流进行有效的限制和抑制。
五、结论Buck 电路的反向电流问题会影响电路的工作效率和稳定性，甚至可能损坏开关管。
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算
在BUCK型开关电源中，如果没有损耗，那效率就是100%，但这是不可能的，BUCK型开关电源中主要的损耗是导通损耗和交流开关损耗，导通损耗主要是指MOS管导通后的损耗和肖特基二极管导通的损耗（是指完全导通后的损耗，因为导通不是瞬间导通，有个从线性区到非线性区的过程），在MOS管导通时，由于存在导通电阻，那么流过电流就必然存在导通损耗，而肖特基导通损耗是指在MOS 管关闭期间，由于电感的电流不能突变加上电感反冲现象，会产生与MOS管导通时的相反电压方向，从而使肖特基导通，流过的电流会在肖特基上产生损耗。
由于MOS管在导通的时候，流过其的电流不是瞬间达到最大，此时电流有个从零逐渐上升到最大的过程，此时MOS管漏源（DS）之间的电压也是从Vdc逐渐下降到零，MOS管关闭的时候也存在此情况，只是与打开的时候过程相反，那么在这逐渐的过程中就会产生损耗，这就是交流开关损耗，交流开关损耗包括MOS管打开和关闭损耗，交流开关损耗与开关的频率成正比，因为一开一关的次数越多，损耗自然就大了。
在忽略交流开关损耗的情况下，假设输入电压Vdc,输出电压为V o,MOS管导通时间为Ton,关闭时间为T off,整个周期为T，即T=Ton+Toff。
在MOS管导通期间流过的平均电流为Io,由于电感电流不能突变，那么在MOS管关闭期间流过肖特基的平均电流也为Io，在MOS管和肖特基导通期间产生的压差基本为1V，那么导通损耗=P(mos管)+P(肖特基)=1*Io*Ton/T+1*Io*Toff/T=1*Io。
那么此时的效率E=Po/(Po+Plosse)=(Vo*Io)/(Vo*Io)+(1*Io)=Vo/Vo+1。
在考虑交流开关损耗的时候，基本交流开关损耗可以分两种情况来考虑，第一种情况是MOS管导通期间，电流开始上升的时候电压同时开始下降，MOS管关闭期间电流开始下降的时候电压同时上升，此种情况也是最理想的情况（一般实际情况很难达到），那么在此情况下，交流开关损耗=整个开关周期的导通损耗+整个开关周期的关断损耗=（时间从0到T on,流过电流和电压剩积的积分）*(Ton/T)+（时间从0到T off,流过电流和电压剩积的积分）*(Toff/T)=Io*Vdc/6*(Ton/T)+Io*Vdc/6*(Toff/T)。
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现
BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现BUCK型DCDC开关电源芯片是一种常用于电子设备中的降压型直流到直流转换器。
它能够将输入电压降低到较低的输出电压，同时还能够提供高效的电力转换。
本文将介绍BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现。
首先，BUCK型DCDC开关电源芯片的设计需要考虑以下几个关键因素：1.输入输出电压：确定所需的输入和输出电压范围。
输入电压应该大于最小额定输入电压，输出电压应小于输入电压。
2.输入输出电流：根据应用需求确定所需的输入和输出电流。
这将影响开关器件和滤波器的尺寸选择。
3.开关频率：选择适当的开关频率以平衡功率转换效率和电路尺寸。
较高的开关频率能够减小开关器件尺寸，但可能导致更多的开关损耗。
4.控制方式：选择合适的控制方式，比如PWM调制或恒定频率和变占空比调制。
PWM调制常用于高功率应用，而恒定频率和变占空比调制常用于低功率应用。
接下来是BUCK型DCDC开关电源芯片的实现过程：1.选择电源芯片：根据设计需求，选择适当的BUCK型DCDC开关电源芯片。
考虑芯片的输入输出电压范围、电流能力和控制功能等因素。
2.设计输入和输出滤波器：根据电源芯片的输入输出电流要求，设计适当的输入输出滤波器来减小电流纹波和噪音。
3.设计控制电路：根据选择的控制方式，设计控制电路来生成适当的PWM信号或调制信号。
这可以使用定时器、比较器和反馈电路等元件实现。
4.选择开关器件：根据输入输出电压和电流要求，选择合适的功率开关器件。
这些器件应能够处理所需的功率和频率要求，并具备低开关损耗和低导通电阻。
5.进行电路布局和焊接：根据设计要求，在PCB上进行电路布局和元器件焊接。
应留出足够的空间来放置所有的电路元件，并确保良好的热管理。
6.进行测试和调试：完成电路布局和焊接后，进行对电路的测试和调试。
这包括验证输入输出电压、电流和效率等参数。
如果有必要，进行相应的调整和优化。
最后，完成BUCK型DCDC开关电源芯片的设计与实现后，可以将其应用于各种电子设备中。
buck型dcdc工作原理
buck型dcdc工作原理
Buck型DC-DC转换器是一种常见的电源转换器，用于将一个直
流输入电压转换为较低的直流输出电压。
它的工作原理如下：
1. 输入电压，Buck型DC-DC转换器的输入端接收来自电源的
直流输入电压。
这个输入电压通常是一个较高的电压，例如12V或
24V。
2. 开关管，Buck型转换器包含一个开关管（通常是MOSFET），它连接输入电压和输出电压。
开关管的开关状态由控制电路控制，
以调整输出电压。
3. 输出电感，Buck型转换器还包括一个输出电感，它与开关
管和输出负载连接在一起。
当开关管关闭时，输出电感充电；当开
关管打开时，输出电感放电。
4. 输出电容，输出电容用于滤除输出电压中的纹波，并提供稳
定的输出电压。
5. 控制电路，Buck型转换器的控制电路监测输出电压，并根
据需要调整开关管的开关状态，以保持稳定的输出电压。
工作原理总结，当开关管闭合时，输入电压通过开关管传递到输出电感和输出负载，同时输出电容储存能量。
当开关管打开时，输出电感中储存的能量被释放到输出负载，从而提供稳定的输出电压。
控制电路不断监测输出电压，并调整开关管的开关状态，以保持输出电压稳定。
总的来说，Buck型DC-DC转换器通过控制开关管的开关状态和输出电感的工作原理，将高电压输入转换为低电压输出。
这种转换器在许多电子设备中被广泛应用，例如手机充电器、电脑电源适配器等。
BUCK电路工作原理
BUCK电路⼯作原理
Buck电路，也称呼为DC_DC Buck型降压开关电源电路，这种电路结构实际应⽤也是很多的，电路拓扑结构看下图：
电路中，Q1是开关管，D1是续流⼆极管，L1就是问题中提到的这个电感器、C1就是问题中提到的电容器，RL是负载电阻器。
电路很简单，不过理解这个电路需要先学习电感器知识，理解了电感器的特性，这个电路就不是问题。
具体可以看我电感器视频，⾃⼰搜⼀下。
当Q1栅极G为⾼电平的时候，Q1这个D、S导通，电流⽅向是VCC经过Q1、经过L1电感器、给电容C1充电、同时给后级负载RL供电，由于电感器的特性，电感会产⽣⼀个⾃感电动势：左正右负，来阻碍电流通过，同时电感器会储存磁能。
当G为低电平的时候，Q1截⽌，那么流过电感L1的电流就会减⼩，由于电感器的特性，电感会产⽣⾃感电动势阻碍电流减⼩，电动势⽅向就是：右正左负。
那么这个电动势经过滤波电容C1滤波，经过负载RL到地，再经过续流⼆极管D1构成回路，当电感上的电动势减⼩或者消失后，电路是通过滤波电容器C1给后级负载供电的。
BUCK型开关电源电路⼯作原理就是这样的。
⾄于电感和电容的⼤⼩，电感如果偏⼩，那么Q1导通时候储存的磁能肯定不⾜，C1太⼩，那么电路滤波效果肯定不好，输出电压会不平滑。
电感和电容如果太⼤，肯定也不好，总归要合适，总之，原来电路中⽤多⼤的，尽量就选多⼤就好了。
BUCK型开关电源中的损耗与效率的计算
在BUCK型开关电源中，如果没有损耗，那效率就是100%，但这是不可能的，BUCK型开关电源中主要的损耗是导通损耗和交流开关损耗，导通损耗主要是指MOS管导通后的损耗和肖特基二极管导通的损耗（是指完全导通后的损耗，因为导通不是瞬间导通，有个从线性区到非线性区的过程），在MOS管导通时，由于存在导通电阻，那么流过电流就必然存在导通损耗，而肖特基导通损耗是指在MOS 管关闭期间，由于电感的电流不能突变加上电感反冲现象，会产生与MOS管导通时的相反电压方向，从而使肖特基导通，流过的电流会在肖特基上产生损耗。
由于MOS管在导通的时候，流过其的电流不是瞬间达到最大，此时电流有个从零逐渐上升到最大的过程，此时MOS管漏源（DS）之间的电压也是从Vdc逐渐下降到零，MOS管关闭的时候也存在此情况，只是与打开的时候过程相反，那么在这逐渐的过程中就会产生损耗，这就是交流开关损耗，交流开关损耗包括MOS管打开和关闭损耗，交流开关损耗与开关的频率成正比，因为一开一关的次数越多，损耗自然就大了。
在忽略交流开关损耗的情况下，假设输入电压Vdc,输出电压为Vo,MOS管导通时间为Ton,关闭时间为Toff,整个周期为T，即T=Ton+Toff。
在MOS管导通期间流过的平均电流为Io,由于电感电流不能突变，那么在MOS管关闭期间流过肖特基的平均电流也为Io，在MOS管和肖特基导通期间产生的压差基本为1V，那么导通损耗=P(mos管)+P(肖特基)=1*Io*Ton/T+1*Io*Toff/T=1*Io。
那么此时的效率E=Po/(Po+Plosse)=(Vo*Io)/(Vo*Io)+(1*Io)=Vo/Vo+1。
在考虑交流开关损耗的时候，基本交流开关损耗可以分两种情况来考虑，第一种情况是MOS管导通期间，电流开始上升的时候电压同时开始下降，MOS管关闭期间电流开始下降的时候电压同时上升，此种情况也是最理想的情况（一般实际情况很难达到），那么在此情况下，交流开关损耗=整个开关周期的导通损耗+整个开关周期的关断损耗=（时间从0到Ton,流过电流和电压剩积的积分）*(Ton/T)+（时间从0到Toff,流过电流和电压剩积的积分）*(Toff/T)=Io*Vdc/6*(Ton/T)+Io*Vdc/6*(Toff/T)。
buck电路频率计算
buck电路频率计算【原创版】目录1.Buck 电路简介2.Buck 电路频率计算的重要性3.Buck 电路频率计算的方法4.实际应用中的 Buck 电路频率计算5.总结正文1.Buck 电路简介Buck 电路，又称降压型开关电源电路，是一种基于开关管工作在开关状态下的直流 - 直流变换器。
其主要作用是将高电压转换为较低电压，以满足不同电子设备对电源电压的需求。
Buck 电路具有高效率、小体积和较低的输出电压纹波等优点，因此在电子设备中得到了广泛应用。
2.Buck 电路频率计算的重要性在 Buck 电路的设计中，频率的选择至关重要。
高频率能够带来较小的器件尺寸、较低的损耗和较小的输出电压纹波，但同时也会增加开关损耗和电磁干扰。
相反，低频率可以降低开关损耗和电磁干扰，但会导致器件尺寸增大、损耗增加以及输出电压纹波增大。
因此，合理的频率选择对于优化 Buck 电路的性能至关重要。
3.Buck 电路频率计算的方法Buck 电路的频率计算通常采用以下公式：f = (1 / (2π× (R × L) × (t × (di/dt)))其中，f 表示开关频率，R 表示负载电阻，L 表示电感，t 表示开关时间，di/dt 表示电流变化率。
在实际应用中，需要根据负载电流、电源电压、电感值和开关时间等参数，结合上述公式进行计算，以确定合适的开关频率。
4.实际应用中的 Buck 电路频率计算在实际应用中，Buck 电路的频率计算通常需要考虑多种因素，例如负载电流的变化范围、电源电压的波动范围、电感器的额定电流等。
此外，为了保证系统的稳定性，还需要对电路进行建模和仿真，以验证所选频率的正确性。
5.总结Buck 电路的频率计算是开关电源设计中的重要环节，需要综合考虑多种因素，以确定合适的开关频率。
合理的频率选择能够优化电路性能，提高系统效率和稳定性。
buck型dcdc工作原理
buck型dcdc工作原理
Buck型DC-DC工作原理
Buck型DC-DC转换器是一种常见的电力转换器，用于将一个直流电压转换为较低的直流电压。
它是一种非绝缘型降压转换器，通过控制开关管的导通时间来实现电压降低。
接下来，我将详细介绍Buck型DC-DC工作原理。
1. 输入电压传递到开关管：
当输入电压施加到Buck型DC-DC转换器的开关管上时，开关管开始导通。
在导通状态下，输入电压通过开关管传递到负载电路。
此时，负载电路中的电感储存一部分电能。
2. 开关管关断：
当负载电路中的电感储存了足够的能量后，开关管被关闭，导致输入电压无法传递到负载电路。
由于电感的特性，电流无法立即停止流动，而是通过电感中的二极管形成一个闭环，继续为负载提供电能。
3. 电感释放储存的能量：
在开关管关闭后，电感开始释放储存的能量。
通过电感释放的能量，负载电路继续得到电能供应。
同时，电感的电流也逐渐减小。
4. 输出电压稳定：
通过控制开关管的导通时间，可以调整输出电压的稳定性。
当输出
电压达到期望值时，控制电路会相应地调整开关管的导通时间，以保持输出电压的稳定。
总结一下，Buck型DC-DC转换器通过周期性地打开和关闭开关管，实现了将高电压转换为低电压的功能。
通过控制开关管的导通时间，可以调整输出电压的稳定性。
这种转换器在电子设备中被广泛应用，例如手机充电器、电源适配器等。
通过Buck型DC-DC工作原理的理解，我们可以更好地理解和应用这种转换器。
开关电源buck原理
开关电源buck原理哎，说起开关电源里的BUCK原理啊，我得先跟你聊聊我那次在电子实验室里的“奇遇记”。
那时候，我是个对电子世界充满好奇的小菜鸟，看着满屋子的电阻、电容、二极管啥的，就跟进了迷宫似的，满眼都是问号。
直到有一天，我误打误撞地闯进了BUCK电路的“秘密基地”，那叫一个恍然大悟啊！BUCK电路，听起来挺高大上的，其实吧，它就像个聪明的“水管工”，专门负责调节电压的。
咱们想象一下，你手里有根水管，水龙头一开，水就哗哗地流，这水流的速度啊，就跟你家的水压有关。
现在，如果你想让水流得慢点，但不关水龙头，咋办？BUCK电路就是这个意思，它能在不切断电源的情况下，把电压给“调”下来。
那天，我手里拿着个BUCK电路的模型，左看右看，上看下看，就是看不出个所以然来。
还是咱们实验室的老张师傅，一拍我的肩膀，说：“小伙子，你看这电路，就像个‘滑梯’嘛！”我一愣，心想：“滑梯？啥玩意儿？”老张师傅笑着指了指电路图：“你看，这输入电压就像是站在滑梯顶上的小朋友，而BUCK电路就是那个滑梯，小朋友从上面滑下来，速度就变慢了，对应的，电压也就降低了。
”我恍然大悟，原来BUCK电路的原理这么简单啊！它其实就是通过控制开关（一般是个MOSFET管）的开关速度，来把输入的直流电压“斩”成一段段的小脉冲，然后再通过滤波电路把这些小脉冲“抹平”，就变成了咱们想要的低压直流电。
这过程，就像是小朋友在滑梯上，先是一阵阵地往下冲，然后在底下被柔软的垫子接住，稳稳当当地停下来。
老张师傅还告诉我，BUCK电路里的这个开关，可不是随便开的。
它得根据咱们想要的输出电压，还有输入电压的大小，来调整自己的开关频率和占空比。
占空比啊，就像是滑梯的长度，滑梯越长，小朋友滑得就越慢；在电路里，占空比越大，输出电压就越高；反之，占空比越小，输出电压就越低。
我当时听得那叫一个入迷，感觉自己就像是打开了新世界的大门。
老张师傅还让我亲自动手，用示波器看了看BUCK电路工作时的情况。
BUCK_电源工作原理
BUCK_电源工作原理BUCK电源是一种DC-DC转换器，常用于降低输入电压并提供稳定的输出电压。
其工作原理基于PWM（脉宽调制）技术，通过调整开关管的导通时间来控制输出电压。
Buck电源的主要组成部分包括输入电源、开关管、输出滤波器、反馈回路和控制电路。
输入电源是Buck电源的直流供电源，它可以是电池、电网或其他的直流电源。
开关管通常是一个MOSFET管或BJT管，用于连接输入电源和输出电路。
当开关管导通时，输入电源的电能将通过开关管传递到输出电路，当开关管断开时，输入电源和输出电路将被隔离。
输出滤波器是用于滤除开关管开关时产生的高频噪声和脉动电压的电容和电感。
它能够稳定输出电压，并提供平稳的电流。
反馈回路是用于测量输出电压的变化，并将其与设定的目标电压进行比较。
一旦输出电压偏离目标电压，反馈回路将向控制电路发送信号，以调整开关管的导通时间。
控制电路是Buck电源的核心。
它根据反馈信号来调整开关管的导通时间，以维持输出电压在设定的范围内。
控制电路通常包括一个比较器、一个错误放大器和一个PWM生成器。
比较器用于将输出电压与目标电压进行比较，并产生一个误差信号。
当输出电压高于目标电压时，误差信号为正；当输出电压低于目标电压时，误差信号为负。
错误放大器将误差信号放大，并将其传递给PWM生成器。
PWM生成器根据这个误差信号，调整开关管的导通时间。
当输出电压低于目标电压时，PWM生成器会增加导通时间，从而增加输出电压。
反之，当输出电压高于目标电压时，PWM生成器会减少导通时间，从而减小输出电压。
通过不断的调整开关管的导通时间，Buck电源能够稳定输出电压，并适应输入电压的变化。
这种调整过程以很高的频率进行，通常在几十kHz到几百kHz的范围内，以确保输出电压的稳定性和响应速度。
总之，Buck电源通过PWM技术调整开关管的导通时间，从而控制输出电压。
它是一种高效、稳定和可靠的电源方案，被广泛应用于各种电子设备和系统中。
Buck型开关电源
Buck型开关电源芮法成【摘要】Buck(降压)型变换器是现代电力电子技术中一种常用的电能变换方法,主要用于计算机、精密仪器、通讯系统等高性能DC - DC直流开环电源之中,它是现代电能变换中的一种重要方法.结合典型的Buck变换器,采用状态空间平均法建立了主电路的小信号模型.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2011(049)006【总页数】3页(P52-54)【关键词】Buck型变换器;稳态分析;临界电感;开关电源【作者】芮法成【作者单位】东北石油大学秦皇岛分院,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TN6241 引言开关电源的主要特点是功率管工作在开关状态。
开关电源利用电感元件和电容元件的能量存储特性，随着功率管不停地导通、关断，具有较大电压波动的直流电源能量断续地经过开关管，暂时以磁场能形式存储在电感器中，然后经电容滤波得到连续的能量并传送到负载，得到转换后电压脉动较小的直流电能，实现DC－DC变换。
2 Buck型开关电源主电路Buck型开关电源将输入电压Vin变换成0≤Vo≤Vin的稳定输出电压Vo，所以又称降压开关电源。
图1是Buck开关电源的主电路图，其中，Vin为输入电源，通常为电池或电池组;Mp是主开关管，因其源端接电源Vin，适宜选用低电平导通的PMOS管;二极管D是辅助开关管，也称为整流管，一般使用具有较低正向导通电压的肖特基二极管;Vp是Mp的栅极控制信号，由控制电路提供;RL表示负载电阻。
图1 buck型开关电源主电路在一个开关周期中，首先，在控制电路作用下，Mp导通，x点高电位，二极管因受反向偏压而截止，电流由电池流经Mp、电感L到电容C和负载。
电感电流持续上升，电感储能在增加，能量由电池传送到电感并存储在电感中;第二阶段，控制电路使Mp截止，切断电池和电感元件的连接，于是电感产生感生电动势使电流维持原来的流向，迫使x点电位降至比地电位还低一个二极管的正向导通压降，二极管D导通，为电感电流提供通路，电流由电感L流向电容C和负载，电感电流随时间下降，能量由电感流向负载。
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设计说明书摘要引言一、设计要求及参数1、交流输入：单相220V/50Hz（整流后提供直流电源）2、直流输出：单相40V3、输出功率：1KW（阻性负载）4、输出电压稳定度：≤5%5、主电路设计：Buck斩波电路，阻性负载；主功率管参数计算和选择。
6、控制系统设计：电压闭环控制7、驱动电路设计8、保护功能：⑴ 过流保护：电流截止保护及过流封锁；熔断器保护。
⑴ 缓冲电路设计。
9、电气操作系统设计：⑴ 控制电路与主电路通、断电逻辑互锁；⑴ 连接导线截面积计算机与选择；⑴ 配置必要的电压、电流仪表指示。
二、设计基本原理1、电源设计原理直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图 2.1 所示。
电网供给的交流电压U1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压UI。
但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
2、整流滤波电路基本原理整流滤波波分采用单相桥式整流电路，使用电容进行滤波，其电路图与波形图如图所示：这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
3、降压斩波电路基本原理BUCK电路工作原理图5 BUCK电路图降压斩波电路（Buck Chopper）的原理图如上所示。
该电路使用一个全控器件V，图中为IGBT，也可使用其他器件，若采用晶闸管，需要设置使晶闸管关断的辅助电路。
在图5中，为在V关断时给负载中的电感电流提供通道，设置了续流二极管VD。
斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势。
电路的工作波形如下所示：图6 电流连续时波形图由图6中的V 的栅射电压GE U 波形可知，在t=0时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压0U =E ，负载电流0i 按指数曲线上升。
当t=1t 时刻，控制V 关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压0U 近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L 值很大的电感。
至一个周期T 结束，再驱动V 导通，重复上一周期的过程。
当电路工作与稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等。
负载电压的平均值为 ；式中，on t 为V 处于通态的时间；off t 为V 处于断态的时间；T 为开关周期；α为导通占空比。
由此式知，输出到负载的电压平均值0U 最大为E ，若减小占空比α，则0U 随之减小。
因此将该电路称为降压斩波电路。
负载电流的平均值为 ，若负载中的L 值较小，则在V 关断后，到了2t 时刻，如图7所示，负载电流已衰减至零，会出现负载电流断续的情况。
由波形可见，负载电压0U 平均值会被抬高，一般不希望出现电流断续的情况。
根据对输出电压平均值进行调制的方式不同，斩波电路可有三种控制方式：1）保持开关周期T 不变，调节开关导通时间on t ，称为脉冲宽度调制（PWM 方式）。
2）保持开关导通时间on t 不变，改变开关周期T ，称为频率调制。
3）on t 和T 都可调，使占空比改变，称为混合型。
本次设计电路采用PWM 方式控制IGBT 的通断。
E E Tt E t t t U on off on on α==+=0RE U I M -=00图7 电流断续时波形以上的电压电流关系还可以从能量传递关系简单地推得。
由于L 为无穷大，故负载电流维持为0I 不变。
电源只在V 处于通态时提供能量，为on t EI 0。
从负载看，在整个周期T 中负载一直在消耗能量，消耗的能量为)(2T I E T RI o M o +。
一个周期中，忽略电路中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即：T I E T RI t EI o M o on +=20则：与上述结论一致。
在上述情况中，均假设L 值为无穷大，且负载电流平直。
在这种情况下，假设电源电流平均值为1I ，则有：其值小于等于负载电流o I ，由上式得即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。
5、 PWM 控制 IGBT 控制电路的功能有：给逆变器的电子开关提供控制信号；对电流反馈信号进行放大处理，并根据反馈、给定信号调节电子开关控制信号的脉宽；以及对保护信号作出反应，关闭控制信号。
脉宽调节器的的基本工作原理是用一个电压比较器，在正输入端输入一个三角波，在负入端输入一直流电平，比较后输出一方波信号，改变负输入端直流电平的大小，即可改变方波信号的脉宽。
o o on I I T t I α==1RE E I M-=α0o o o I U EI EI ==α1图8 SG3525引脚图对于控制电路的设计其实可以有很多种方法，可以通过一些数字运算芯片如单片机、CPLD等等来输出PWM波，也可以通过特定的PWM发生芯片来控制。
因为题目要求输出电压、电流连续可调，所以我选用一般的PWM发生芯片来进行连续控制。
对于PWM发生芯片，我选用了SG3525芯片，其引脚图如图8所示，它是一款专用的PWM控制集成电路芯片，它采用恒频调宽控制方案，内部包括精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。
其11和14脚输出两个等幅、等频、相位互补、占空比可调的PWM信号。
脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525 的振荡器。
振荡器还设有外同步输入端(脚3)。
脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器的反相输入端、同相输入端。
该放大器是一个两级差分放大器。
根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈补偿网络，另外当10脚的电压为高电平时，11和14脚的电压变为10输出。
PWM控制原理与波形本次课程设计采用的是PWM方式控制全控型器件IGBT的通断，主要使用的是脉宽调制器SG3525产生PWM波形，在电路设计时，由于输出电压Ui是直流可调电压，而输出是恒定电压，电路需采用电压闭环的方式设计；于是我考虑到使用负反馈的思想，通过电路输出电压的大小，反馈给脉宽调制器SG3525，脉宽调制器SG3525通过反馈来的电压值来产生PWM波形，而反馈电压值的大小决定了PWM波形的脉宽，从而实现IGBT的通断。
PWM原理波形如图13所示。
在电路设计中，脉宽调制器SG3525的正向输入端1接入载波信号，为三角波；在其反向输入端2接入主电路输出电压，即为信号波。
SG3525通过这2个端口的电压值比较产生PWM控制信号，可以设定好三角波的幅值以及斜率，输出电压恒定为40V，当输出电压高于这个值时，产生的PWM信号脉宽会减小，从而占空比减小，输出电压降低；当输出电压低于这个值时，产生的PWM信号脉宽会增加，从而占空比加大，输出电压增加，最终维持在40V恒定的水平，达到了设计的要求。
图13 PWM方式波形图根据原理，将电路图进行连接：6、驱动电路设计驱动电路选取m57962芯片进行驱动，经过查阅资料，进行连接电路：7、保护电路的原理及设计过电压保护对于IGBT开关速度较高，IGBT关断时及FWD逆向恢复时，产生很高的di/dt，由于模块周围的接线的电感，就产生了L di/dt电压.关断浪涌电压关断浪涌电压，因IGBT关断时，主电路电流急剧变化，在主电路分布电感上，就会产生较高的电压，抑制方法的方法主要有：1）在IGBT中装有保护电路（=缓冲电路）可吸浪涌电压。
缓冲电路的电容，采用薄膜电容，并靠近 IGBT配置，可使高频浪涌电压旁路。
2）调整IGBT的驱动电路的VCE 或RC，使di/dt最小3）尽量将电件电容靠近IGBT安装，以减小分布电感，采用低阻抗型的电容效果更佳4）为降低主电路及缓冲电路的分布电感，接线越短越粗越好，用铜片作接线效果更佳在此基础上选择缓冲电路，由于缓冲电路的种类繁多，在这里我选用RCD缓冲电路（如图14），作为对IGBT的保护，其特点如下：1）关断浪涌电压抑制效果好。
2）与Rc缓冲电路不同。
因加了缓冲二极管使缓冲电阻变大，因而避开了开通时IGBT功能受到限制的问题。
3）缓冲电路中的损耗（主要由缓冲电阻产生）非常大，因而不适用于高频开关用途。
图14 保护缓冲电路图过电流保护一旦发生短路，IGBT的集电极增加到既定的直，则C—E间的电压急剧增加。
根据这种特性，可以将短路时的集电极电流降到一定数值以下，但是在IGBT 上还有外加的高电压，大电流的大负载，必须在尽量短的时间内解除。
从发生短路起到电源切断的时间也受限制，其产生的原因主要有：1）晶体管或二极管的破坏2）控制电路，驱动电路的故障或由于杂波产生的误动作3）配线工作等人为失误以及负荷绝缘的破坏过流保护的方法比较多，比较简单的方法是一般采用添加FU熔断器来限制电流的过大，防止IGBT的破坏和对电路中其他元件的保护。
在电路的输出端，利用sg3525的10号引脚设计查分放大器进行过电流保护，电路图：设计电路的总体分析通过对直流稳压电源部分，BUCK主电路，控制电路以及驱动电路的设计，得到了设计的总体电路，图参见附录。
在总电路图中，直流稳压电源部分输出20-30V的直流电供给BUCK电路，在BUCK主电路里，负载输出恒定为15V，全控型器件选用IGBT；电路采用的是PWM控制方式，控制脉冲由集成脉宽调制器SG3525产生，BUCK电路输出电压反馈给控制电路，起到控制占空比的目的；控制信号需要经过驱动电路才能起到控制IGBT的目的，驱动电路是由驱动芯片EXB841构成；电路中还包括了IGBT的缓冲保护电路，对电路的过电流与过电压起到了很好的抑制作用。
8、主要参数计算：9、辅助电源设计三、总结回顾此次电力电子课程设计的一个星期，我感慨很多。
从理论到时践，在整整一个星期的日子里，我遇到了很多困难，但是同时也学到了好多东西。
它不仅巩固了以前所学的理论知识，更是学到了很多课外的东西，锻炼了自己解决实际问题的能力。
在此次课程设计过程中，我遇到的问题还是很多的。
刚开始拿到这个题目时，不知道如何下手，课本上涉及这部分的原理知识比较少，光靠自己所学的知识根本解决不了，于是我去图书馆以及网站找了很多资料，学习了很多课本上没有的东西，感觉特别充实。
然后在做设计的过程中我学到了很多东西，也知道了自己的不足之处，知道自己对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，以后还要努力。
通过这次课设，发现了自己的不足和缺陷，也锻炼了自己将理论知识运用到实际中的能力，受益良多。