Buck電路—簡潔而不簡單

時(shí)間：2021-10-20 16:33:09

關(guān)鍵字：電路 ck

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]Buck、Boost、Buck-Boost作為直流開關(guān)電源中應(yīng)用廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬于非隔離的直流變換器。本期內(nèi)容小編將對其中的Buck電路展開詳細(xì)介紹。*Buck基礎(chǔ)拓?fù)潆娐方祲菏剑˙uck）變換器是一種輸出電壓≤輸入電壓的非隔離直流變換器。Buck變換器的主電路由開關(guān)管Q，二極...

ckpoKy1gbY3M1uqQUFjGFn9VVicUCmkX4WCrFjIGHjUQ0vW8gPLaDOr7G0zNDmx4iaJMtKq0A/0?wx_fmt=png" data-nickname="玩轉(zhuǎn)嵌入式" data-alias="micropoint8" data-signature="專注于單片機(jī)、ARM、嵌入式等硬件、軟件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的分享，并提供一定的技術(shù)支持。我已加入“維權(quán)騎士”（rightknights.com）的版權(quán)保護(hù)計(jì)劃" data-from="0">Buck、Boost、Buck-Boost作為直流開關(guān)電源中應(yīng)用廣泛的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，屬于非隔離的直流變換器。本期內(nèi)容小編將對其中的Buck電路展開詳細(xì)介紹。

*Buck基礎(chǔ)拓?fù)潆娐?/span>

降壓式（Buck）變換器是一種輸出電壓≤輸入電壓的非隔離直流變換器。Buck變換器的主電路由開關(guān)管Q，二極管D，輸出濾波電感L和輸出濾波電容C構(gòu)成。

接下來將從：1. 開關(guān)整流器基本原理 2. 傳說中的“伏-秒平衡” 3. 同步整流死區(qū)時(shí)間等三部分詳細(xì)介紹Buck電路的工作原理。

讓我們打起精神，擦亮眼睛，深刻體會(huì)簡潔而不簡單的Buck電路吧！

Part 1 開關(guān)整流器基本原理

導(dǎo)通時(shí)間

關(guān)斷時(shí)間

在[0,Ton]期間，開關(guān)導(dǎo)通；在[Ton，Ts]期間，Q截止。設(shè)開關(guān)管開關(guān)周期為Ts，則開關(guān)頻率fs=1/Ts。導(dǎo)通時(shí)間為Ton，關(guān)斷時(shí)間為Toff，則Ts=Ton Toff。設(shè)占空比為D，則D=Ton/Ts。改變占空比D，即改變了導(dǎo)通時(shí)間Ton的長短，這種控制方式成為脈沖寬度調(diào)制控制方式（Pulse Width Modulation, PWM）。

Buck電路特征

? 輸出電壓≤輸入電壓

? 輸入電流斷續(xù)

? 輸出電流連續(xù)

? 需要輸出濾波電感L和輸出濾波電容C

Part 2 傳說中的“伏-秒平衡”

伏秒原則，又稱伏秒平衡，是指開關(guān)電源穩(wěn)定工作狀態(tài)下，加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時(shí)間等于關(guān)斷時(shí)刻電感兩端電壓乘以關(guān)斷時(shí)間，或指在穩(wěn)態(tài)工作的開關(guān)電源中電感兩端的正伏秒值等于負(fù)伏秒值。

在一個(gè)周期 T 內(nèi)，電感電壓對時(shí)間的積分為 0，稱為伏秒平衡原理。正如本文開頭視頻中指出，任何穩(wěn)定拓?fù)渲械碾姼卸际莻鬟f能量而不消耗能量，都會(huì)滿足伏秒平衡原理。

Part 3 同步整流死區(qū)時(shí)間

同步整流是采用極低導(dǎo)通電阻的的MOSFET來取代二極管以降低損耗的技術(shù)，大大提高了DCDC的效率。

物理特性的極限使二極管的正向電壓難以低于0.3V。對MOSFET來說，可以通過選取導(dǎo)通電阻更小的MOSFET來降低導(dǎo)通損耗。

在開關(guān)電源系統(tǒng)中，死區(qū)時(shí)間（Dead Time）是指為了避免兩個(gè)晶體管開關(guān)同時(shí)導(dǎo)通而引入的屏蔽時(shí)間。

連接的兩個(gè)晶體管開關(guān)通過交互地閉合和關(guān)斷來決定線圈中電流的增減。為避免兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通造成不必要的電流浪涌，即需控制電路在開關(guān)動(dòng)作引入死區(qū)特性。在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，需要完成對已導(dǎo)通晶體管的關(guān)斷和另一晶體管的導(dǎo)通。

死區(qū)時(shí)間

? 設(shè)置必要的死區(qū)時(shí)間以防止短路。

? 死區(qū)時(shí)間越小，體二極管傳導(dǎo)越少。

? 死區(qū)時(shí)間越小，損耗越小，效率越高。

— END —