BUCK降压的原理简介
Buck降压式变换器基本结构及原理
Buck降压式变换器基本结构及原理一、Buck变换器：也称降压式变换器，是一种输出电压小丁输入电压的单管不隔离直流变换器。
图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM(Pulse width modulation脉宽调制)信号，信号周期为Ts ,则信号频率为f=1/Ts ，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff ，占空比Dy= Ton/Ts。
Buck变换器有两种基本工作方式：CCM(Continuous current mode) :电感电流连续模式，输出滤波电感Lf的电流总是大丁零DCM(Discontinuous current mode) :电感电流断续模式，在开关管关断期间有一段时间Lf的电流为零1.1 CCM时的基本关系：0.5 1-0 g 050 L0V tlt= corist V0 = const1.3.11.2 DCM 时的基本关系：% %输出电压与输人电反间的关系:曜== 七一 4劣十口 其中：AD ＜（1 一心）为美断后电感电流下降到零的时问J =气;% 乙狄011 1，小，V 七 输出平均曲克：二〒七+ T0二司土~ W 〔气*& £ 顷心 J在电勰喽时，%附不但与占空比Dy 有关』而且与或载电流卜大小有关，若1口=0，则％=甲血 DCM 可分为两种典型情况：输入电压Vin 不变，输出电压Vo 变化，常用作电动机速度控 制或充电器对蓄电池的包流充电输入电压Vin 变化，输出电压Vo 包定，即普通开关稳压电源1.3 电感电流临界连续的边界：用f g 表示临界电流通彼阿的负更电疏】Q ，则：; 鱼w 吃眼w （D* 头h ' 头L 叫史输入电压包定不变时：Vin=const临界负载电流是大值在Dy=0 5时出现: 皿】如=4—球（1-巳）劣电添临界连续时前输出电压：争= ------------ \ --------顷 一 - + 140； ^O （?HMX可画出Buck 变换器在Vin=const 时的外特性曲线:输出走压与情人电压间的关策：竺=一-—。
降压式变换电路（Buck电路）原理详解
降压式变换电路（Buck电路）原理详解⼀、BUCK电路基本结构开关导通时等效电路开关关断时等效电路⼆、等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，⽽抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微⼩纹波uripple(t) 。
（2）电路⼯作频率很⾼，⼀个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很⼩，相对于电容上输出的直流电压Uo有：电容上电压宏观上可以看作恒定。
电路稳态⼯作时，输出电容上电压由微⼩的纹波和较⼤的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的⼩纹波近似原理。
（3）⼀个周期内电容充电电荷⾼于放电电荷时，电容电压升⾼，导致后⾯周期内充电电荷减⼩、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直⾄达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果⼀个周期内放电电荷⾼于充电电荷，将导致后⾯周期内充电电荷增加、放电电荷减⼩，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直⾄达到充放电平衡，最终维持电压不变。
这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态⼯作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态⼯作时的⼀个普遍规律。
（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；⽽当开关S置于2位时，电感电流减⼩，电感释能。
假定电流增加量⼤于电流减⼩量，则⼀个开关周期内电感上磁链增量为：此增量将产⽣⼀个平均感应电势：此电势将减⼩电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致⼀个周期内电感电流平均增量为零；⼀个开关周期内电感上磁链增量⼩于零的状况也⼀样。
这种在稳态状况下⼀个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。
这也是电⼒电⼦电路稳态运⾏时的⼜⼀个普遍规律。
三、电感电流连续⼯作模式（CCM）下稳态⼯作过程分析。
buck原理
buck原理
Buck原理，亦称降压原理，是一种用于电源电路的控制方式。
它常用于将高电压转换为低电压，从而为不同电子设备提供适宜的电压和电流。
Buck原理的基本原理是通过变压器或电感器来实现电压的降低。
利用开关器件（如晶体管或MOSFET）控制电流的通断，可以将高电压输入端与电感器相连，通过断续导通的方式，将输入电压均匀的分布到电感器中。
然后通过输出电路，从电感器中提取所需的降压电压。
在Buck转换器中，输入电压的功率可以通过控制开关器件的
导通周期和占空比来调节，从而实现输出电压的精准调控。
这种控制方式主要依赖于负反馈回路，通过对输出电压进行采样和比较，以调整开关器件的工作状态。
一个典型的Buck转换器包括输入滤波电容、开关器件、电感
器和输出滤波电容。
其中输入滤波电容用于平稳输入电压，开关器件用于控制电流的通断，电感器用于储能和电压降低，输出滤波电容用于滤除输出电压中的纹波。
Buck原理具有高转换效率、简单的拓扑结构和较低的成本等
特点，因此在许多电子设备中得到广泛应用。
例如，移动通信设备、电脑电源适配器和工业控制系统等都采用了Buck转换
器来提供稳定的电源供应。
总之，Buck原理是一种电源电路控制方式，通过变压器或电
感器实现电压的降低，为电子设备提供合适的电源电压和电流。
采用Buck转换器可以实现高效率、低成本的电能转换，因此
被广泛应用于各类电子设备中。
Buck-Boost变换器原理
浅谈Buck/Boost变换器Buck变换器原理Buck变换器又称降压变换器、是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器,串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。
1.线路组成图1（a）所示为由单刀双掷开关S、电感元件L和电容C组成的Buck变换器电路图。
图1(b)所示为由以占空比D工作的晶体管T r、二极管D1、电感L、电容C组成的Buck变换器电路图。
电路完成把直流电压V s转换成直流电压V o的功能。
图１Buck变换器电路2.工作原理当开关S在位置a时，有图2 (a)所示的电流流过电感线圈L，电流线性增加，在负载R上流过电流I o，两端输出电压V o，极性上正下负。
当i s>I o时，电容在充电状态。
这时二极管D1承受反向电压；经时间D1T s后（，t on 为S在a位时间，T s是周期），当开关S在b位时，如图2（b）所示，由于线圈L中的磁场将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流i L不变。
负载R两端电压仍是上正下负。
在i L<I o时，电容处在放电状态，有利于维持I o、V o不变。
这时二极管D1，承受正向偏压为电流i L构成通路，故称D1为续流二极管。
由于变换器输出电压V o小于电源电压V s，故称它为降压变换器。
工作中输入电流is，在开关闭合时，i s>0，开关打开时，i s=0，故i s是脉动的，但输出电流I o，在L、D1、C作用下却是连续的，平稳的。
图２Buck变换器电路工作过程Boost变换器Boost变换器又称为升压变换器、是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器,并联开关电路、三端开关型升压稳压器。
1.线路组成线路由开关S、电感L、电容C组成，如图1所示，完成把电压V s升压到V o的功能。
图１2.工作原理当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流i L流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。
此时，电容C放电，R上流过电流I o，R两端为输出电压V o，极性上正下负。
buck降压模块工作原理
buck降压模块工作原理Buck降压模块是一种常用的电源转换模块，它能将高电压转换为低电压输出。
本文将从工作原理的角度来解析Buck降压模块的工作过程。
一、基本原理Buck降压模块采用的是开关电源的工作原理，其中的核心元件是功率MOS管、电感和电容。
通过控制MOS管的导通和截止，实现高电压输入经过电感和电容的滤波和变换，最终输出所需的低电压。
二、工作过程1. 导通状态：在工作周期的导通状态，MOS管处于导通状态，电流从Vin端流向L1电感，此时L1电感储存电能，电容C1处于放电状态。
同时，L1电感的电流也通过D1二极管流向负载，为负载提供电能。
2. 关断状态：在工作周期的关断状态，MOS管处于截止状态，此时L1电感的电流无法继续流向负载，因而L1电感的磁能转化为电能，通过二极管D1存储在电容C1中。
此时，C1电容蓄积的电能供应给负载。
3. 控制方式：为了实现Buck降压模块的正常工作，需要采用PWM控制方式。
PWM控制方式通过改变MOS管的导通时间和截止时间来控制输出电压的大小。
具体而言，当负载电压过高时，控制器会减少MOS 管的导通时间，以降低输出电压；当负载电压过低时，控制器会增加MOS管的导通时间，以提高输出电压。
三、工作特点1. 高效性：由于Buck降压模块采用开关电源的工作原理，其转换效率较高。
在理想情况下，可以达到90%以上的转换效率，有效提高了能源利用率。
2. 稳定性：Buck降压模块具有较好的稳定性，能够在输入电压波动的情况下，保持输出电压的稳定性。
这是由于控制器能够根据负载情况实时调整MOS管的导通时间和截止时间，以保持输出电压的稳定。
3. 可靠性：Buck降压模块的核心元件功率MOS管、电感和电容具有较高的可靠性，能够在较大的输入电压范围内正常工作，并且能够承受瞬时过载和短路等异常情况。
四、应用领域Buck降压模块广泛应用于各种电子设备中，特别是在需要低压稳定电源的场景中。
比如移动通信设备、电源适配器、汽车电子、工业自动化等领域。
buck降压电路的原理
buck降压电路的原理
Buck降压电路是一种常见的DC-DC转换器，用于将输入电压转换为较低的输出电压。
它由一个开关元件（通常是MOSFET或BJT）和一个电感组成。
工作原理如下：
1. 开关元件关闭状态：当开关元件关闭时，输入电源通过电感和输出负载形成一个回路。
电感储存能量，并将部分能量传递到负载。
2. 开关元件导通状态：当开关元件导通时，电感储存的能量被释放，电流开始流过负载。
同时，电流也开始在电感中增加。
3. 能量传输：在导通状态下，负载上的电流通过电感，通过输出端口提供给负载。
电感的存在使得电流通过负载的平均值小于输入电源的电流。
4. 控制：为了稳定输出电压，开关元件的导通时间和断开时间需要由控制电路控制。
一般情况下，通过调整导通时间的占空比，可以实现输出电压的调节。
总的来说，Buck降压电路通过周期性的开关行为，将高电压转换为低电压。
在导通状态下，电流流向负载，而在断开状态下，电感存储并释放能量。
这个过程通过控制电路来控制，以保持稳定的输出电压。
buck电路
buck电路1. 简介Buck电路是一种直流-直流（DC-DC）转换器，也称为降压转换器。
它可将高电压直流输入转换为较低电压直流输出。
Buck电路由开关器件（通常为MOSFET）和辅助元件（如电感和电容）组成。
Buck电路在许多电子设备中广泛应用，包括电源适配器、电动汽车、太阳能系统等。
Buck电路具有高效率、紧凑的尺寸和较低的成本等优点，因此成为DC-DC转换的常用选择。
2. 工作原理Buck电路基于开关定时的原理工作。
下面是Buck电路的基本工作原理：1.开关器件关闭状态：当开关器件（MOSFET）处于关闭状态时，输入电压（Vin）通过电感（L）和二极管（D）充电，形成一种电流。
2.开关器件导通状态：当开关器件导通时，电感储存的能量被释放，通过二极管和负载电阻（RL）供电。
此时，输出电压（Vout）取决于导通时间和电感电流。
3.控制方式：通过控制开关器件导通时间的长短，可以调节输出电压的大小。
典型的控制方式有PWM（脉宽调制）和PFM（脉冲频率调制）。
3. Buck电路的主要元件Buck电路由以下主要元件组成：•MOSFET开关器件：用于控制输入电压通过电路的通断状态。
•电感（L）：用于储存能量，并平滑输出电流。
•二极管（D）：与电感形成一个循环，用于导通电感储存的能量到负载电阻。
•输出电容（C）：平滑输出电压，减少纹波。
•控制电路：用于控制开关器件的导通时间，以调节输出电压。
4. 优缺点Buck电路具有以下优点：•高效率：Buck电路的能效通常较高，能够将输入电压有效转换为输出电压。
•紧凑尺寸：Buck电路的设计紧凑，适合在空间有限的电子设备中使用。
•低成本：相比于其他DC-DC转换器，Buck电路的成本较低。
然而，Buck电路也存在一些缺点：•输出电压稳定性差：由于输入电压波动或载荷变化，Buck电路的输出电压可能不太稳定。
•EMI干扰：Buck电路的开关动作可能引起电磁干扰（EMI），对其他电子设备造成影响。
buck电路原理
buck电路原理
Buck电路是一种有效的降压控制电路，它的原理是将输入的高
压电能转换为低压的能量，并能改变输出电压的幅度，从而满足电脑、电子设备用电系统的要求。
它也可以用来调节设备的功耗和供电稳定性。
Buck电路是一种电压调节器，在输入高压电源的情况下，能够
实现输出不断变化的目标压值，具有更大的动态范围和更低的失真度，高效率，便于调节和稳定输出电压，便于控制电路的工作稳定性，提高电器的稳定性和可靠性。
Buck电路最常用的是半桥电路，它包括一个输入端，一个输出
端和两个控制端。
输入端一定电压负载，一般是直流电源，输出端负载通常是一个功率电阻或一个电容，它与输入端的电压相比更低。
控制端通常是一种开关器件，它可以对电流实现开关控制，改变输入端和输出端之间的功率，改变输出电压的幅度，实现控制和稳定的输出电压，从而实现降压调节。
Buck电路的控制原理是，通过操纵开关器件的开关时序以及改
变负载的抗性，从而改变功率消耗、改变输入和输出电压之间的差值和输出电压的大小，实现降压控制。
Buck电路有三种工作模式，分
别是占空比控制，瞬态响应和小调节，它们可以根据开关器件的功率消耗，以及控制模式，以便最大限度地满足电气系统的要求。
Buck电路不仅可以实现电压变化，而且通常还会有一些附加功能，例如低阻抗检测、超压保护、过温保护等，从而更好的满足用户的实际需求。
由于Buck电路的多种优点，在电子设备的电源领域有越来越多的应用，尤其是在电脑、通信等领域，Buck电路的应用更为广泛。
未来，随着技术的不断进步，Buck电路在电源领域的应用也将有更多的机遇和潜力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PCB Layout需特别注意的地方
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
外接电感的计算和选择
G5626P11U的设计参数： 输入电压：5.0V 输出电压：1.8V / 2.0A 输出纹波：20mV
根据临界电感公式计算电感的最小值：0.288uH L＝20％Iout
计算可知，此时电感值为2.88uH
选择2.2uH或3.3uH都是可以的，这里我们选择电感为2.2uH
GMT Confidential
同步降压 VS. 非同步降压
对于更高负载电流的应用时，同步模式具有比非同步BUCK更高的效率 但同步模式需要解决一个OVER-SHOOT的问题， OVER-SHOOT就是Q1、Q2同时导通，此时Vs将产生一个很大的瞬间电流，这是不容许发生 的
Q1
Q1
+
+
L
L
+
+
C
R
∵ ΔI
=
(Vin
-
V out
)*
D
=
(
5
-
1
.
8
)*(
1
.
8
/
5
)
=
0
.
524A
Peak
Lf
2. 2uH * 1MHz
∴
ILMAX
=
Iout
+
Δ
I Peak
=
2
.
524A
根据上述的计算结果，电感选择感量为2.2uH；耐电流需大于2.524A
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
当电感为2.2uH时，计算ΔIL为：
ΔI = (Vin-Vout)*D = (5-1.8)*(1.8/ 5 ) =0.524A
Peak
Lf
2 . 2uH * 1MHz
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
外接电感的计算和选择
SERVICE SHARING
INTEGRITY
INNOVATION
BUCK DC/DC Convertor
GMT FAE ：Billy.Chen
几种基本类型的开关电源
1-1．几种基本类型的开关电源
开关电源： 利用电子开关器件（如晶体管、场效应管、可控硅闸流管等），通过控 制电路，使电子开关器件不停地“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压 进行脉冲调制，从而实现DC/AC、DC/DC电压变换，以及输出电压可调和自动稳压。
C是储能滤波电容
作用：Ton周期时，把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，Toff周期时，把电荷转化成电流继续向负载R提供 能量输出
D是整流二极管
作用：主要功能是续流作用，故称它为续流二极管， Toff周期时，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
外接电容的计算和选择
G5626P11U的设计参数： 输入电压：5.0V 输出电压：1.8V / 2.0A 输出纹波：20mV
ΔI
C=
Peak =
0 . 524
= 3 . 275uF
8
*
f
*
ΔV o
8 * 1MHz * 20mV
通常需要选择更大的电容以满足纹波电流的需要，和因电容ESR产生的影响 10uF或22uF是被建议的。
Ua是开关电源输出电压平均值
K是控制开关
R是负载
Ua Ui Ton D *Ui
K导通输出Up/Ton(Up=Ui)K截止Up/Toff(Up=0)
T
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
串联式开关电源
1-2-1．串联式开关电源输出电压滤波电路
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
串联式开关电源
1-2-1．串联式开关电源 的工作原理
K
Uo Ui/Up
Ua
Ui
R Uo
0
Ton Toff
t
T
图1-1 b
图1-1 a
串联式开关电源输出电压的波形
Ui是开关电源的工作电压，即直流输入电压
C
R
Vs
Vs
D1
-
-
同步降压
非同步降压
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
降压型转换器DUTY的确定
Q1 Vs
L
+
C
Vsw(t) Vs
Q1
+
+
L
+
R Vs
C
R
D1
-
-
Vo Vs
0
DTs
Ts
Fs=1/Ts=switching frequency
C
Vs
D1
+
Q1 Turn ON
R Vs
-
VD1 0D
T 1-D
VL
Vin-Vo
0
-Vo
IL
Io
0
Io
Vs
IS
0
连续模式下的BUCK电路各点波形
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
+
L
+
C
R
D1
-
Q1 Turn OFF
+
L
+
C
R
D1
-
GMT Confidential
Vout=D*Vs
0 t
V o
=
1 Ts
fv o
(
t
)
dt
=
D
V s
1
D
D= Vo Vs
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
输入电容器的设计考量
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
输入电容器的设计考量
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
输入电容器的设计考量
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
方面可增加電容量。 ■選擇電容必須注意溫度特性以及頻率特性。 ■電容所能承受的電壓以及交流電流也必須考量。
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
SERVICE SHARING
INTEGRITY
INNOVATION
内置开关FET、同步降压型DC/DC (G5626P11U设计实例）
输出电容的选择（Cout）
■LC串聯諧振現象
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
输出电容的选择（Cout）
∵
∴ But…
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
因多数电源输出都是直流电压，因L 此，输出电路都带有整流滤波电路。
K
Uo eL、iL
Uo
Ui
D
C Uc R Uo
L是储能滤波电感
图1-2
作用：Ton周期时，限制大电流通过，防止Ton时输入电压直接加到负载R上，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能 量存储。 Toff周期时,磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出
(1-D)Tsw Cout
L
O A
Vout
D
Vin
HS
IHS
IL
DH
IL
ILOAD
SW
LS
DL
ILS+ID
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
IL(+) IL(-)
IL
GMT Confidential
输出电感的选择（ΔIL）
∵
∴
IF
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
输入电容器的设计考量
致新科技股份有限公司 Global Mixed-mode Technology Inc.
GMT Confidential
输出电感的选择（ΔIL）
VL=Vin - Vout
+
-
IL(+)
L Rsense
L
Vin
DTsw Cout
O A
D
VL= - Vout
+
-
IL(-)
L Rsense
开关电源一般有三种工作模式：1. 频率、脉冲宽度固定模式，2. 频率固定、脉冲宽 度可变模式，3. 频率、脉冲宽度可变模式。 DC/AC逆变电源，或DC/DC电压变换多采用第一种工作模式。