buck变换器工作原理分析和总结

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1、WORD格式可编辑题目：Buck变换器工作原理分析与总结目录一、关于Buck变换器的简单介绍11、Buck变换器另外三种叫法12、Buck变换器工作原理结构图1二、Buck变换器工作原理分析21、Buck变换器工作过程分析22、Buck变换器反馈环路分析33、Buck变换器的两种工作模式31）Buck变换器的CCM工作模式42）Buck变换器的DCM工作模式53）Buck变换器CCM模式和DCM模式的临界条件64）两种模式的特点74、Buck变换器电感的选择75、Buck变换器输出电容的选择和纹波电压8三、Buck变换器工作原理总结9专业技术分享WORD格式可编辑Buck变换器

2、工作原理分析与总结一、关于Buck变换器的简单介绍1、Buck变换器另外三种叫法1.降压变换器：输出电压小于输入电压。2.串联开关稳压电源：单刀双掷开关（晶体管）串联于输入与输出之间。3.三端开关型降压稳压电源：1)输入与输出的一根线是公用的。2)输出电压小于输入电压。2、Buck变换器工作原理结构图图1.Buck变换器的基本原理图由上图可知，Buck变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（ErrorAmplifier，E/A），脉宽调制器（PulseWidthModulation，PWM）和驱

3、动电路。专业技术分享WORD格式可编辑二、Buck变换器工作原理分析1、Buck变换器工作过程分析图2.Buck变换器的工作过程为了便于对Buck变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设：1)开关元件M1和二极管D1都是理想元件。它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零；2)电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。电容的等效串联电阻（EquivalentSeriesResistance，ESR）和等效串联电感（EquivalentSeriesinductance，ESL）等于零；3)输出电压中的纹波电压和输出电压相

4、比非常小，可以忽略不计。4)采样网络R1和R2的阻抗很大，从而使得流经它们的电流可以忽略不计。在以上假设的基础上，下面我们对Buck变换器的工作过程进行分析。如图1所示，当开关元件M1导通时，电压V1与输出电压Vdc相等，晶体管D1处于反向截至状态，电流。电流流经电感L1，电流线性增加。经过电容C1滤波后，产生输出电流和输出电压。采样网络R1和R2对输出电压进行采样得到电压信号，并与参考电压比较放大得到信号。如图1（a）所示，信号和线性上升的三角波信号比较。当时，控制信号和跳变为低，开关元件M1截至。此时，电感L1为了保持其电流不变，电感L1中的磁场将改变电感L1两端的电压极性

5、。这时二极管D1承受正向偏压，并有电流流过，故称D1为续流二极管。若时，电容C1处于放电状态，有利于输出电流和输出电压保持恒定。开关元件截至的状态一直保持到下一个周期的开始，当又一次满足条件时，开关元件M1再次导通，重复上面的过程。由分析可得，Buck变换器的工作过程可分为两部分：专业技术分享WORD格式可编辑1)开关（晶体管）导通：二极管D1截止；电感电流线性增加并储能；电容充电储能；输出电压Vo。2)开关（晶体管）关断：二极管D1导通；电感释放能量；电容放电；输出Vo。2、Buck变换器反馈环路分析仔细分析Buck变换器的原理图可知，它的反馈环路是一个负反馈环路。如图3所示

6、，当输出电压升高时，电压升高，所以误差放大器的输出电压降低。由于的降低，使得三角波更早的达到比较电平，所以导通时间减小。因此，Buck变换器的输入能量降低。由能量守恒可知，输出电压降低。反之亦然。图3Buck变换器的负反馈环路3、Buck变换器的两种工作模式按电感电流在每个周期开始时是否从零开始，Buck变换器的工作模式可以分为电感电流连续工作模式（ContinuousConductionMode，CCM）和电感电流不连续工作模式（DiscontinuousConductionMode，DCM）两种。两种工作模式的主要波形图如图2.4所示。下面分别对这两种工作模式进行分析。(a

7、)CCM工作模式（b）DCM工作模式图4Buck变换器的主要工作波形图专业技术分享WORD格式可编辑1）Buck变换器的CCM工作模式由定义可知，Buck变换器的CCM模式是指每个周期开始时电感L1上的电流不等于零，图4（a）给出了Buck变换器工作在CCM模式下的主要波形。设开关M1的导通时间为，截止时间为，工作时钟周期为，则易知有（2-1）开关M1的状态可以分为导通和截止两种状态。假设输入输出不变，开关M1处于导通状态时，电压，此时电感L1两端的电压差等于，电感电流线性上升，二极管电流。