Buck电路的原理分析和参数设计
连续工作状态
一Buck工作原理
将快速通断的晶体管置于输入与输出之间,通过调节通断比例(占空比)来控制输出直流电压的平均值。
该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成,方波脉冲的平均值就是直流输出电
压。
Q导通:
输入端电源通过开关管Q及电感器L对负载
供电,并同时对电感器L充电。
电感相当于一个恒流源,起传递能量作用
电容相当于恒压源,在电路里起到滤波的作用Q闭合:
电感器L中储存的能量通过续流二极管D形
成的回路,对负载R继续供电,从而保证了
负载端获得连续的电流。
导通时Q的电流
闭合时C的电流
L的电流和输出电流的关系。
输出电压与输入电压的关系
(不考虑损耗)
二 buck 的应用
Buck 为降压开关电路,具有效率高,体积小,功率密度高的特点
1.Buck 的效率
Buck 的损耗:1.交流开关损耗 2.管子导通损耗
3.电感电容等效电阻损耗
Buck 的效率很高,一般可以达到60%以上,
2.Buck 的开关频率
频率越高,功率密度越大,但也同时带来了开关损耗。
在25~50KHZ 范围内buck 的体积可随频率的增大而减小。
三.参数的设计
1.电感的参数
电感的选择要满足直到输出最小规定电流时,电感电流也保持连续。
在临界不连续工作状态时 2
1
20I I I -=
ON O
I T I V V L 20
-=
' ON I T L
V V I I 0
12-=
- 所以L L '≥ L 越大,进入不连续状态时的电流就越小
2.电容的参数
电容的选择必须满足输出纹波的要求。
电容纹波的产生:1. 电容产生的纹波: 相对很小,可以忽略不计
2. 电容等效电感产生的纹波:在300KHZ~500KHZ 以下可以忽略不计
3. 电容等效电阻产生的纹波:与esr 和流过电容电流成正比。
为了减小
纹波,就要让esr 尽量的小。
不连续工作状态
(1)开关管Q 导通,电感电流由零增加到最大
(2)开关管Q 关断,二极管D 续流,电感电流从最大降到零; (3)开关管Q 和二极管D 都关断(截止),在此期间电感电流保持为零,负载由输出滤波电容来供电。
损耗输出输出P P p +=η
输入电压与输出电压的关系。