提及buck變換器，大多數工程師們還是很熟悉的。本文通過闡述buck變換器的工作原理、buck變換器的降壓原理、buck變換器的工作過程以及如何進行buck變換器設計四方面。借此機會，不清楚的工程師趕緊充電下嘍！

一、Buck變換器三種稱法

1.降壓變換器：輸出電壓小于輸入電壓。

2.串聯開關穩壓電源：單刀雙擲開關(晶體管)串聯于輸入與輸出之間。

3.三端開關型降壓穩壓電源：

1)輸入與輸出的一根線是公用的。

2)輸出電壓小于輸入電壓。

二、Buck變換器工作原理結構圖

圖1 .Buck變換器的基本原理圖

由上圖可知，Buck變換器主要包括：開關元件M1，二極管D1，電感L1，電容C1和反饋環路。而一般的反饋環路由四部分組成：采樣網絡，誤差放大器(ErrorAmplifier，E/A)，脈寬調制器(PulseWidthModulaTIon，PWM)和驅動電路。

三、Buck變換器工作過程分析

圖2.Buck變換器的工作過程

為了便于對Buck變換器基本工作原理的分析，我們首先作以下幾點合理的假設：

1)開關元件M1和二極管D1都是理想元件。它們可以快速的導通和關斷，且導通時壓降為零，關斷時漏電流為零;

2)電容和電感同樣是理想元件。電感工作在線性區而未飽和時，寄生電阻等于零。電容的等效串聯電阻(EquivalentSeriesResistance，ESR)和等效串聯電感(EquivalentSeriesinductance，ESL)等于零;

3)輸出電壓中的紋波電壓和輸出電壓相比非常小，可以忽略不計。

4)采樣網絡R1和R2的阻抗很大，從而使得流經它們的電流可以忽略不計。

在以上假設的基礎上，下面我們對Buck變換器的工作過程進行分析。

如圖1所示，當開關元件M1導通時，電壓V1與輸出電壓Vdc相等，晶體管D1處于反向截至狀態，電流01=DI。電流11LMII=流經電感L1，電流線性增加。經過電容C1濾波后，產生輸出電流OI和輸出電壓OV。采樣網絡R1和R2對輸出電壓OV進行采樣得到電壓信號SV，并與參考電壓refV比較放大得到信號。如圖1(a)所示，信號eaV和線性上升的三角波信號trV比較。當eatrVV>時，控制信號WMV和GV跳變為低，開關元件M1截至。此時，電感L1為了保持其電流1LI不變，電感L1中的磁場將改變電感L1兩端的電壓極性。這時二極管D1承受正向偏壓，并有電流1DI流過，故稱D1為續流二極管。若OLII<1時，電容C1處于放電狀態，有利于輸出電流OI和輸出電壓OV保持恒定。開關元件截至的狀態一直保持到下一個周期的開始，當又一次滿足條件treaVV<時，開關元件M1再次導通，重復上面的過程。

由分析可得，Buck變換器的工作過程可分為兩部分：

1)開關(晶體管)導通：二極管D1截止;電感電流線性增加并儲能;電容充電儲能;輸出電壓Vo。

2)開關(晶體管)關斷：二極管D1導通;電感釋放能量;電容放電;輸出Vo。

四、Buck變換器的兩種工作模式

按電感電流1LI在每個周期開始時是否從零開始，Buck變換器的工作模式可以分為電感電流連續工作模式(ConTInuousConducTIonMode，CCM)和電感電流不連續工作模式(DisconTInuousConductionMode，DCM)兩種。兩種工作模式的主要波形圖如圖2.4所示。下面分別對這兩種工作模式進行分析。

圖4 Buck變換器的主要工作波形圖

五、buck變換器設計

BUCK變換器在一些大功率的開關電源電路設計中，是非常常見的設計元件之一，其本身具有高轉化率、高適應性等優勢，能夠為工程師的產品設計研發帶來極大幫助。本文教大家自制buck變換器。

(一)控制回路的設計

控制回路的原理圖如下圖所示：

控制回路的原理圖

(二)主回路的設計

主回路電路圖如下圖所示：

主回路電路圖

(三)主回路參數的計算

輸入電壓選定為20V。因為輸入Vs=20V，輸出V0=10V，所以D=1/2。由于開關頻率是30KHz。

由于瞬時電流(最大電流)不能超過0.5A，所以根據

可以得到L>=3.3*10^3H?，所以選取電感681又由于

得R>=40，所以選取電阻為47Ω。

要求電流連續，所以

總結：本文關于buck變換器就分享到此，希望工程師們通過本文能更深入的了解buck變換器！