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標(biāo)簽 > BUCK
升壓和降壓電路，就是指電力電子設(shè)計當(dāng)中常說的BUCK/BOOST電路。這兩種電路經(jīng)常一起出現(xiàn)在電路設(shè)計當(dāng)中，BUCK電路指輸出小于電壓的單管不隔離直流變換，BOOST指輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換。
這里指的BUCK是表示BUCK電路，升壓和降壓電路，就是指電力電子設(shè)計當(dāng)中常說的BUCK/BOOST電路。這兩種電路經(jīng)常一起出現(xiàn)在電路設(shè)計當(dāng)中，BUCK電路指輸出小于電壓的單管不隔離直流變換，BOOST指輸出電壓高于輸入電壓的單管不隔離直流變換。本章詳細介紹了buck電路工作原理，buck電路參數(shù)計算公式，buck電路原理圖等內(nèi)容。
基本結(jié)構(gòu)
降壓式變換電路（Buck電路）詳解
等效的電路模型及基本規(guī)律（1）從電路可以看出，電感L和電容C組成低通濾波器，此濾 波器設(shè)計 的原則是使 us（t）的直流分量可以通過，而抑制 us（t） 的諧波分量通過；電容上輸出電壓 uo（t）就是 us（t） 的直流分量再附加微小紋波uripple（t） 。（2）電路工作頻率很高，一個開關(guān)周期內(nèi)電容充 放電引起的紋波uripple（t） 很小，相對于電容上輸出的直流電壓Uo有：
電容上電壓宏觀上可以看作恒定。 電路穩(wěn)態(tài)工作時，輸出電容上電壓由微小的紋波和較大的直流分量組成，宏觀上可以看作是恒定直流，這就是開關(guān)電路穩(wěn)態(tài)分析中的小紋波近似原理。（3）一個周期內(nèi)電容充電電荷高于放電電荷時，電容電壓升 高，導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷減
小、放電電荷增加，使電容電壓上升速度減慢，這種過程的延續(xù)直至達到充放電平衡，此時電壓維持不變；反之，如果一個周期內(nèi)放 電電荷高于充電電荷，將導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷增加、放電電荷減小，使電容電壓下降速度減慢，這種過程的延續(xù)直至達到充放電平衡，最終維持電壓不變。這種過程是電容上電壓調(diào)整的過渡過程，在電路穩(wěn)態(tài)工作時，電路達到穩(wěn)定平衡，電容上充放電也達到平衡，這是電路穩(wěn)態(tài)工作時的一個普遍規(guī)律。（4）開關(guān)S置于1位時，電感電流增加，電感儲能；而當(dāng)開關(guān)S置于2位時，電感電流減小，電感釋能。假定電流增加量大于電流減小量，則一個開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量為：
此增量將產(chǎn)生一個平均感應(yīng)電勢
此電勢將減小電感電流的上升速度并同時降低電感電流的下降速度，最終將導(dǎo)致一個周期內(nèi)電感電流平均增量為零；一個開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量小于零的狀況也一樣。這種在穩(wěn)態(tài)狀況下一個周期內(nèi)電感電流平均增量（磁鏈平均增量）為零的現(xiàn)象稱為：電感伏秒平衡。這也是電力電子電路穩(wěn)態(tài)運行時的又一個普遍規(guī)律。
簡潔而不簡單 BUCK\BOOST 原理講解
首先讓我們從BUCK變換器的概念開始講起，Buck變換器也稱降壓式變換器，是一種輸出電壓小于輸進電壓的單管不隔離直流變換器。
圖中，Q為開關(guān)管，其驅(qū)動電壓一般為PWM（Pulse width modulatiON脈寬調(diào)制）信號，信號周期為Ts，則信號頻率為f=1/Ts，導(dǎo)通時間為Ton，關(guān)斷時間為Toff，則周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy= Ton/Ts。
開關(guān)管Q也為PWM控制方式，但最大占空比Dy必須限制，不答應(yīng)在Dy=1的狀態(tài)下工作。電感Lf在輸進側(cè)，稱為升壓電感。Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式。
Buck/Boost變換器：也稱升降壓式變換器，是一種輸出電壓既可低于也可高于輸進電壓的單管不隔離直流變換器，但其輸出電壓的極性與輸進電壓相反。Buck/Boost變換器可看做是Buck變換器和Boost變換器串聯(lián)而成，合并了開關(guān)管。
Buck/Boost變換器也有CCM和DCM兩種工作方式，開關(guān)管Q也為PWM控制方式。
LDO的特點：
① 非常低的輸進輸出電壓差② 非常小的內(nèi)部損耗③ 很小的溫度漂移④ 很高的輸出電壓穩(wěn)定度⑤ 很好的負載和線性調(diào)整率⑥ 很寬的工作溫度范圍⑦ 較寬的輸進電壓范圍⑧ 外圍電路非常簡單，使用起來極為方便DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton（通用），二是頻率調(diào)制方式，ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。其具體的電路由以下幾類：
（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出均勻電壓 U0小于輸進電壓Ui，極性相同。
（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出均勻電壓 U0大于輸進電壓Ui，極性相同。
（3）Buck-Boost電路——降壓或升壓斬波器，其 輸出均勻電壓U0大于或小于輸進電壓Ui，極性相反，電感傳輸。
（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出均勻電 壓U0大于或小于輸進電壓Ui，極性相反，電容傳輸。
DC-DC分為BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三類DC-DC。其中BUCK型DC-DC只能降壓，降壓公式：Vo=Vi*DBOOST型DC-DC只能升壓，升壓公式：Vo= Vi/（1-D）BUCK-BOOST型DC-DC，即可升壓也可降壓，公式：Vo=（-Vi）* D/（1-D）D為充電占空比，既MOSFET導(dǎo)通時間。0
開關(guān)性穩(wěn)壓電源的效率很高，但輸出紋波電壓較高，噪聲較大，電壓調(diào)整率等性能也較差，特別是對模擬電路供電時，將產(chǎn)生較大的影響。
因開關(guān)電源工作效率高，一般可達到80%以上，故在其輸出電流的選擇上，應(yīng)正確丈量或計算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價格比，通常輸出計算公式為： Is=KIf 式中：Is—開關(guān)電源的額定輸出電流; If—用電設(shè)備的最大吸收電流; K—裕量系數(shù)，一般取1。5～1。8;電容式開關(guān)電源它們能使輸進電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負電壓。其內(nèi)部的FET開關(guān)陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸進電壓以一定因數(shù)（0。5，2或3）倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。
這種特別的調(diào)制過程可以保證高達80%的效率，而且只需外接陶瓷電容。由于電路是開關(guān)工作的，電荷泵結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一定的輸出紋波和EMI（電磁干擾）首先貯存能量，然后以受控方式開釋能量，以獲得所需的輸出電壓。
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這兩種電路看似簡單，但是實際分析起來還是能夠分析出很多細枝末節(jié)的知識。只有熟練掌握了這些基礎(chǔ)知識，才能更加熟練、快速的完成電路設(shè)計。可見，在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，切忌急功近利，穩(wěn)扎穩(wěn)打才是最穩(wěn)妥也是最能收獲知識的學(xué)習(xí)方式。
BUCK電路拓撲及其工作原理
BUCK電路拓撲
T是全控元件（GTR，GTO，MOSFET，IGBT），當(dāng)#FormatImgID_1#時，T導(dǎo)通。
D：續(xù)流二極管。
L和C組成LPF。
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二、工作原理
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四、假設(shè)及參數(shù)計算
1.T，D均為理想器件
2.L較大，使得在一個周期內(nèi)電流連續(xù)且無內(nèi)阻
3.直流輸出電壓U0為恒定
4.整個電路無功耗
5.電路已達穩(wěn)態(tài)
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常見的小功率隔離電源大多采用傳統(tǒng)的反激或正激電路，而隔離電源方案里還有一種隔離 Buck 的電路拓撲，在體積和成本上有很大優(yōu)勢。
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回路也需要做到盡可能地占用較小的環(huán)路面積，來減少噪聲的發(fā)射以及回路上的寄生參數(shù)。
BUCK是開關(guān)電源中的降壓拓撲之一，也是最基礎(chǔ)電源拓撲，這也是入門開關(guān)電源最好入手之處。下面我們基于PSIM軟件對BUCK進行仿真研究。
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