詳解BUCK電路

一、Buck電路原理圖

Buck電路，又稱(chēng)降壓電路，其基本特征是DC-DC轉換電路，輸出電壓低于輸入電壓。輸入電流為脈動(dòng)的，輸出電流為連續的。

二、Buck電路工作原理

1、基本工作原理分析

當開(kāi)關(guān)管Q1驅動(dòng)為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管導通，儲能電感L1被充磁，流經(jīng)電感的電流線(xiàn)性增加，同時(shí)給電容C1充電，給負載R1提供能量。等效電路如圖二

當開(kāi)關(guān)管Q1驅動(dòng)為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，儲能電感L1通過(guò)續流二極管放電，電感電流線(xiàn)性減少，輸出電壓靠輸出濾波電容C1放電以及減小的電感電流維持，等效電路如圖三

三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM

1、CCM (ContinuousConduction Mode),連續導通模式：在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內，電感電流從不會(huì )到0?；蛘哒f(shuō)電感從不“復位”，意味著(zhù)在開(kāi)關(guān)周期內電感磁通從不回到0，功率管閉合時(shí)，線(xiàn)圈中還有電流流過(guò)。

2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非連續導通模式：在開(kāi)關(guān)周期內，電感電流總會(huì )會(huì )到0，意味著(zhù)電感被適當地“復位”，即功率開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，電感電流為零。

3、BCM（Boundary Conduction Mode），邊界或邊界線(xiàn)導通模式：控制器監控電感電流，一旦檢測到電流等于0，功率開(kāi)關(guān)立即閉合?？刂破骺偸堑入姼须娏鳌皬臀弧眮?lái)激活開(kāi)關(guān)。如果電感值電流高，而截至斜坡相當平，則開(kāi)關(guān)周期延長(cháng)，因此，BCM變化器是可變頻率系統。BCM變換器可以稱(chēng)為臨界導通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。

BCM

1、CCM Mode：關(guān)鍵點(diǎn)波形

負載電流IO與電感電流的關(guān)系，在一個(gè)周期內進(jìn)行分析，負載電流即為在一個(gè)周期內電流的平均值。電流的平均值在數學(xué)上的表達式為：

即在一個(gè)周期內電流函數曲線(xiàn)與時(shí)間軸所圍成的面積除以周期，為電流的平均值。參照圖四電感電流波形，一個(gè)周期內面積為

BCM Mode：關(guān)鍵點(diǎn)波形

可以得知電感最小電流逐漸減小到零時(shí)，工作模式也逐漸從CCM進(jìn)入BCM。根據伏秒積平衡 ：

DCM Mode：關(guān)鍵點(diǎn)波形

電路系統工作在DCM模式下，需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一、電感充磁開(kāi)始以及消磁結束時(shí)流經(jīng)電感的電流為零；二、電感消磁時(shí)間小于開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)間。根據伏秒積平衡有：

同樣，在一個(gè)周期對電感電流進(jìn)行分析：

四、外圍器件參數對系統工作模式的影響

五、BUCK電路仿真驗證

2、CCM模式仿真驗證：在上述BCM分析的基礎上，得出儲能電感的電感量80uH為臨界點(diǎn)，由系統工作在CCM的條件，可以將儲能電感電感量設置為120uH,理論計算：

參照圖九，可以得出仿真結果，