开关电源buck电路图讲解「完整buck电路」

今天带来开关电源buck电路图讲解「完整buck电路」，关于开关电源buck电路图讲解「完整buck电路」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

一、经典中的经典——BUCK电路

图1.BUCK型降压拓扑和计算公式

这个拓扑之所以说是经典，是因为在实际设计中，大部分应用都是降压设计，而大家实际设计中所用的降压型电路中都能找到buck电路的影子，是这个的plus版或者是衍生版本，简单说下原理：开关器件的导通和关断受控制电路输出的驱动脉冲控制，当脉冲为高电平时，开关器件导通，续流二极管D1截止，电感L要阻碍电流的上升而产生（左 右-）的自感电动势也在增大，经过导通时间后，驱动信号切换为低电平，开关器件关断，电感L要阻碍电流的下降而产生（左-右 ）的自感电动势，使得剩下回路中D1导通，电感中储存的磁能在这个时候就会转换成电能释放出来供给后面的负载，经过截止时间后，驱动信号又使得开关器件导通，重复上述过程，输出端电容Co的作用是降低在这个切换的过程中Uo的脉动。理解这个过程加上“伏秒原则”，可以得到第一个输入输出电压之间的关系式，而式二开关管电流在上述过程中仅与输出的电流有关系，故等于负载电流，式三指的是开关管的耐压，在我们上面的分析中配合KVL，导通时需要承受的最大电压仅仅是上电瞬间的电感两端电压 电容两端的电压，我们可以发现这个代数和并不会超过Vi，因此耐压只需要Vi,式四的物理意义是D1仅仅需要承受开关管截止时的电流，式五指的是D1在开关管导通时需要承受Vin大小的电压。原理和公式说完了，笔者这里需要读者从另一个角度去看这个输出级，将L和Co看做一个低通滤波器，那么开关管的作用知识将驱动信号放大成了幅度频率和输入相等的脉冲波形，这个时候学过《信号和系统》这门课程的同学就会大呼：这个我熟啊！对的，就是你们想的那样，我们求这个放大后的信号进入低通滤波器后的响应，得到的公式也会是式一。理论到这就讲完了，下面我们提取出这个拓扑的特点，然后根据这些特点去找对应的工程设计需要注意的点。

特点 ： ①属于正激类型

②输出端有一个LC滤波回路

③输入端直接接入主开关管进行通断

④降压特性与LDO类似

⑤续流二极管损耗问题

⑥输出电压=输入电压*占空比（0~1）

⑦负载电流=流过电感电流的平均值

根据上述7个特点，我们最少能提取出7个对我们工程设计有参考意义的点，笔者希望读者在学习阶段能掌握这种设计模式，从拓扑中拉取特征模型来针对你的工程设计。

参考意义：

①正激意味着输入输出同时进行，提高了储能原件的利用率，输出功率可以做的比较高。

② 输出端自带一个LC滤波回路，这意味着这个拓扑会有较低的输出电压纹波，我们在设计时对输出级这边的滤波设计可以进行降额设计，节省滤波成本。

③输入端直接接入主开关管进行通断，这点就是与第②点互斥的（上帝给你开了一扇窗，必然会帮你把门带上，不可能什么好事都是你的），输出自带了一个LC回路，相应的输入就没有这种天生自带的滤波器保护，因此开关管切换时会造成有一个较大的输入纹波电流，这会造成有比较大的EMI传导性干扰，我们在设计时就势必要在输入级加大对滤波器的用料。

④降压特性与LDO类似，但是这对我们工程设计的意义并不是可以用LDO直接代替开关电源,而是能更清楚的看到开关电源的优势，主要区别在于，LDO属于一种工作在“恒电流”状态的变换器，即Iin≈Iout，而buck变换器是pin=pout 开关管的损耗，从管子工作状态来说，LDO工作于管子的放大（线性）区，当工作电压压差较大时，效率会变得很低。 而BUCK电路是工作在管子的饱和和截止区，损耗仅仅是管子的热参数和穿透参数，效率会很稳定。

⑤续流二极管损耗问题，当工作电流大于2A时，续流二极管的管耗已然不可忽视，所以我们一般会将其用mos代替。

⑥输出电压=输入电压*占空比（0~1），显然输出电压必然小于输入电压。

⑦负载电流=流过电感电流的平均值 ，这个参数能帮助我们进行电感的选型。

通过这种设计模式提取出来的模型势必是带着拓扑本身的客观性（天生属性，比如②③）在其中。而我们在工程设计中有些东西是需要我们随机应变的，尽信书不如无书就是这个道理，这里我可以拿本节的内容举个例子，在实际应用设计中的buck电路往往对输出的电流值需求是拉满的，一个LED的驱动电源可能就需要你做到20A以上，那我们从上面的特点是找不到解决方案的，但是我们从应力分摊的角度来看，我们是可以将多个buck进行并联来满足设计的，所以在实际工程实施中一定不要局限于书本和理论，而是需要不断去试错来积累设计经验和打开思路。