BUCK-电源工作原理.ppt

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1、Buck电路工作原理分析：2021/10/18..2021/10/18Buck电路工作原理分析：VinVoDLIoSSULILVin-Vo-VoIoD1-DT根据L的伏秒平衡原则：(Vin-Vo)*DT=Vo*(1-D)TVo=Vin*DL*ΔIo=Vo*(1-D)TIs根据L在1-D时间的基本方程：ΔIo=Vo*(1-D)T/L2021/10/18Buck电路工作原理分析.2021/10/18Buck电路工作原理分析电感电流：（开关管ON）DeltaILon=(Vin-Vo)*Ton/L2021/10/18Buck

2、电路工作原理分析电感电流：（开关管OFF）DeltaILoff=Vo*Toff/L2021/10/18Buck电路工作原理分析电感电流：2021/10/18Buck电路工作原理分析输出电容的电流波形：电感电流：输出电容电流：要选择工作纹波电流大，ESR小的输出电容，为降低输出纹波电压，可用多个小容量的电容并联使用。2021/10/18Buck电路工作原理分析根据负载大小变化，BUCK电源工作在CCM与DCM两种状态。CCM:ContinuousCurrentModeDCM:DiscontinuousCurrentMo

3、de在CCM模式，电感电流在整个周期内都时连续的，Po=1/2*L*(IL12-IL22)在DCM模式，一个周期内，有段时间电感电流为零。Po=1/2*L*IL2=V02/RIL=sqrt(2*Vo2/LR)=2021/10/18两种模式下的工作电流波形：.2021/10/18Buck电路工作原理分析电感电流波形：CCM2021/10/18Buck电路工作原理分析电感电流波形：DCM2021/10/18Buck电路工作原理分析由上可知，电感电流由直流（Io）和纹波电流（）两部分组成；在CCM模式，电感电流随负载电流变

4、化，但纹波分量并不改变，由此可以看出负载变化时占空比不变。当负载减小到使电感电流从刚好零开始时，此为CCM与DCM转换的临界状态。进一步减小输出负载，此时并不需要很大的电感电流维持输出功率，电感开始减小，占空比也减小，而电感也在开关管下次导通之前电流降为零。电路进入DCM模式，在此模式下，占空比随着负载变化而变化。2021/10/18Buck电路工作原理分析模式间转换过程：DCM模式，电感电压不为零？2021/10/18Buck电路工作原理分析模式间转换过程：2021/10/18同步整流电路分析非同步整流电路结构简单

5、，容易驱动，但因作为续流的肖特基二极管管压降大，功率损耗较大，导致整个电源效率降低，所以一般用在输出电压较高，输出电流较小的场合；而对于用在低电压，大电流的场合，如CPU的供电电源则需用同步整流电路。2021/10/18两种电路比较：.2021/10/18.同步电路应用实例：2021/10/18同步整流电路特点：同步整流电路用下MOS管代替开关换器的续流二极管，其导通电阻小，大大降低了整流损耗，提高了电源效率。因下管作续流管用，所以要求其体二极管的反向恢复电荷小，栅极电阻小，用开关特性好等。为一避免上下管同时导通，要

6、求两管的驱动信号间须留有一死区时间，在死区时间内，电流从下管的体二极管内流过，增加了损耗。2021/10/18同步整流电路特点：在稳态时，电感电流上升和下降的变化量是相等的，但上下管导通时间不同，两管的电流有效值也不同，导通时间越长，电流有效值大，管子发热也大。根据上图计算上下管的电流有效值：Irmsup/Irmsdn=sqrt(D/(1-D))Vcore=Vin*D=>D=Vcore/Vin=1.6/12=0.133代入上式：Irmsup/Irmsdn=sqrt(0.133/(1-0.133))=0.4Irmsdn

7、=2.5Irmsup所以下管必须用电流容量更大的管或双管并联。2021/10/18.避免双管同时导通：2021/10/18多相变换器.2021/10/18.多相变换器做优点：将变换器产生的热量分布在各相电路上，而且散热面积大，不用散热片。各相电流叠加后纹波减小，降低了输出电压纹波幅度，减少了输出电容的数量。减小了单相大电流时多管并联的设计难度和对磁芯的要求。降低了各相变换器的工作频率，减小元件分布参数的影响及干扰。2021/10/18CPU电源解析：.2021/10/18主变换电路：.2021/10/18电路分析：当

8、电路中上管导通时，源极电压等于电源输入电压，因此驱动管的栅极电压=Vin+Vgs,IC不能直接驱动，IC内部将上管的驱动路采用浮地的方式，外接自举电容组成偏置电路来驱动上管。2021/10/18上管驱动原理：．2021/10/18.MOS管的驱动电路：2021/10/18控制部分：.2021/10/18PWM调制原理.2021/10/18PWM