DC-DC电路介绍之buck电路

在开关稳压电源中，直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态。目前开关电源的工作频率在几百kHz，甚至已到了MHz量级。下图是DC-DC开关电源变换器的原理图：

开关电源有很多种，这里介绍最传统的脉宽调制（PWM）技术，具体介绍绍Buck，Boost， Buck-Boost， Cuk这几种DC-DC变换的原理。PWM是一种功率控制方式，不同占空比的脉冲具有不同的直流分量，所以负载变化时，根据调整输出脉冲的占空比达到稳定的输出电压的目的。脉宽调制易于实现，因为驱动脉冲具有固定的频率，与负载特性无关，因而应用最为广泛。这里先从buck电路原理开始介绍，因为Buck是最基础的，buck的意思就是降压，又叫step-down。

Buck变换器由电压源、串联开关和电流负载组成，也称它为串联开关变换器，下面是它的基本拓扑形式。

Buck是一种降压变换器，其晶体管开关电路如下图。其中Q代替上图的S开关作为开关信号。L为储能电感，C为滤波电容用于平滑输出，D为续流二极管，R为负载电阻。

ton为晶体管的导通时间，在此时间段，L内的电流逐渐增加，当导通结束后，进入晶体管截至时间段toff，这时候由于L内的电流到达最大的Ilmax，电感中的电流不能突变，所以继续有电流流过，二极管D充当续流元件。当截止时间结束后，电感中的电流到达最小值Ilmin，重新进入ton阶段，开始新的周期。Buck模式记的时候有个小技巧，就是电感是接在输出端的，等后面有介绍了其他电路的时候，在做更多的介绍。

在ton模式下，工作如下图所示，可以看到D是不工作的，Vi经过Q，L到达负载R。

在tof模式的时候，Q是截止状态，其工作模式如下，电流流动如蓝线所示。

在开关电源中，波形有两种模式，一种是连续模式一种是非连续模式，也就是通常所说的CCM和DCM模式。下图给出了两种电流波形，其中il就是流过电感的电流。

在Buck变换器开关与负载之间插入隔离变压器，这种隔离型的Buck变换器叫做单端正激变压器，也就是通常所示的正激式开关电源电路。

分析可知，滤波电感L在开关管关断期间，通过续流二极管为负载提供电流，把存储在电感中的能量释放出去。D3的作用是钳位，其功能是完成磁芯的复位。当开关管关断时，能量通过D3泄放到电源端，保证磁心的磁通回到零。

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