buck电路峰值电流控制
基于峰值电流控制的BuckBoost型LED驱动器设计
ＰＷＭ电路进行了反馈控制．仿真结果表明。该型ＬＥＤ驱动器有较好的稳定性，对负载扰动和输入电压扰动的
抑制能力较强．
关键词：Ｂｕｃｋ—Ｂｏｏｓｔ；峰值电流；驱动器：ＬＥＤ
中图分类号：ＴＭ ９２３
文献标志码：Ａ
ＬＥＤ是一种节能、环保、小尺寸、快速、多色 彩、长寿命的新型光源．理论上，ＬＥＤ的使用寿命 在１０万小时以上，但是在实际应用过程中，因为 ＬＥＤ正向伏安特性非常陡（正向动态电阻非常 小），所以要给ＬＥＤ供电就比较困难，不能像普通 白炽灯一样，直接用电压源供电，否则电压波动稍 增，电流就会增大到将ＬＥＤ烧毁的程度…．为了 稳住ＬＥＤ的工作电流，保证ＬＥＤ能正常可靠地工 作，各种各样的ＬＥＤ驱动电路就应运而生了．
０ Ｏ
图６ ＬＥＤ电流波形
Ｆｉｇ．６ Ｔｈｅ ｗａｖｅｆｏｌｌｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ＬＥＤ
当微分环节为零时，由于在一个开关周期内， 当系统处于稳态时，检测电阻的电流的稳态误差 为零．可得
瓢（％一ＫＪ川， 等·［ｒ嚣（％一ｋ№＋丘（％一
ｋ№】姐 简化得 ｉＫｐ·ｅ嚣Ｋ～出＝瓦％．
２００９（１４）：２９—３２．（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
收稿日期：２０１０—０４—１０；修回日期：２０１０—０５—２１ 作者简介：邓文婷（１９８３一），女，助理实验师，工学硕士．Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｗｔ４２５０＠ｇ．ｈａ．ｅｄｕ．ｃｎ
万方数据
广州大学学报（自然科学版）
第９卷
图２ Ｂｏｏｓｔ变换器
Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ Ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｙｏｒ
（３）Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ——升降压电路．它的输出平 均电ｖｏ＝Ｄｖ／（１一Ｄ）压大于或小于输入电压仫， 极性相反，电感传输．图３中通过控制开关管｜ｓ的 ＰＷＭ信号中的占空比，便可达到升降压的目的， 输出电压Ｖｏ＝ＤＶｓ／（１一Ｄ）．Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ电路可实 现很宽的升／降压比例，适合输入电压波动范围大 的场合．
buck电路原理(共34张)
第26页，共34页。
26
BUCK
峰值电流模式控制BUCK变换器
L
Rsense
d
Vin
PWM
rc
Ki
R
Vo
vo
C
d slope comp
iL feedback
Kref(s)
R2
C2
EAIN
比较(bǐjiào)器
vc
ITH
igm gm veain R1
C1
Rth
补偿网络
Cth
Cthp
Ro
Vref
误差放大器
三种模式中噪声最大
需要电流检测当要求的输出电流降到内部设定的阈值时。 元件关断内部的振荡器进入低电流工作状态
保持低电流的工作，直到输出电压降到足够低要求另一次的电流突发
第21页，共34页。
21
突发(tū fā)模式
BUCK
跳脉冲模式
提供最好的低负载电流效率 但输出电压纹波高
提供最低的输出电压电流纹波 但低负载电流效率差
Topo 升压
Inductor Base LDO
Buck Boost Sepic Cuk BuckBoost 4开关 BuckBoost
降压
升降压 负压
第3页，共34页。
3
LDO
线性电源LDO
①低效率,短电池(diànchí)寿命,效率 = Vo/Vin 压差 = Vin- Vo
②小尺寸,低输出电流,成本低,容易设计
第16页，共34页。
16
元件选取
BUCK
①功率(gōnglǜ)MOSFET VDDS > Vinmax ， IDmax > Io+I/2
基于ARM的数字峰值电流控制BUCK变换器研究
文献标识码 ：Biblioteka Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２—１ ８ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ９ ７— ０ ３
Ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｏ ｆ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｐｅ ａ ｋ Ｃｕｒ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ＢＵ ＣＫ Ｃｏ ｎｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＲＭ
控 制器只需通过软件编程就可 以修 改控制规律 ， 还可 以及 时通过仿真验证 ， 使 得对设计工作 变得相 当灵活 ， 从 而极 大地缩 短 了设计周期 ， 具 有一定的应用价值 。
关键词 ： Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ 变换 器 ； Ａ Ｒ Ｍ； 数 字峰 值 电流 ； 前 缘 调 制
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ４ ６
ＨＵ Ｚ ｈ ｉ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｃ ＨＥ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｎ ， Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｇ ｅ ｎ — ｘ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｑ ｉ ｎ ｇ ・ ｗ ｅ ｉ （ １ ． Ｘ ｕ Ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｘｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ２ １ ０ ０ ８， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ， ｇ Ｘ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２ ２ １ ０ ０ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ）
调制 Ｄ Ｐ Ｃ控制 算法进行控 制。介 绍 了该变换器的结构及 工作原理 ， 阐述 了具体的算法 ， 并通过仿真 对其控制效 果进 行 了 验 证。结果表明 ： 该Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ变换 器具 有优 异的 负载瞬 态特性 ， 前缘调制 Ｄ Ｐ Ｃ算 法从 原理上 消除 了次谐 波振 荡， 采用 Ａ Ｒ Ｍ
buck电路临界连续电流_解释说明
buck电路临界连续电流解释说明1. 引言1.1 概述Buck电路是一种常见的降压型DC-DC变换器，在众多的电源转换器中占有重要地位。
其简单性、高效率和稳定性使其在各种应用领域广泛使用。
然而，为了确保其正常工作，我们需要了解临界连续电流的概念和特性。
1.2 文章结构本文将首先介绍Buck电路的基本原理和工作方式，然后详细解释什么是临界连续电流，以及它对Buck电路的影响。
接着，我们将讨论一些能够影响临界连续电流的因素，并说明它们对Buck电路性能的影响。
最后，通过一个设计实例，我们将演示如何确定并优化Buck电路的临界连续电流值。
最后，在总结部分，我们将回顾主要观点和发现结果，并对进一步研究进行展望。
1.3 目的本文旨在深入探讨并解释Buck电路的临界连续电流概念及其影响因素。
通过该文章，读者可以更好地理解Buck电路的特性，并掌握确定和优化临界连续电流值的方法。
这对于设计和实现高效的Buck电路是至关重要的。
2. Buck电路临界连续电流2.1 什么是Buck电路Buck电路是一种常见的降压转换器，用于将高电压转换为低电压。
它由一个功率开关元件（通常是MOSFET）和一个储能元件（通常是电感）组成。
通过周期性地切断和导通功率开关，Buck电路可以将输入电压转换为所需的输出电压。
2.2 Buck电路工作原理在Buck电路中，当功率开关导通时，输入电压施加在储能元件上，使其充放电。
当功率开关被关闭时，输出端的负载通过储能元件供电。
通过这种周期性的切换行为，Buck电路可以实现降压转换。
2.3 Buck电路的临界连续电流概念Buck电路中的临界连续电流是指在工作过程中，储能元件中的电流始终保持连续状态而不间断或过分突变的最大值。
当负载较轻或输入/输出参数发生变化时，Buck转换器可能会运行在临界连续模式下。
在临界连续模式下，即使储能元件中的电流降至零以下也不会打断。
相对于较大的负载电流，储能元件的充电和放电时间较短，从而减小了功耗和电压波动。
基于MP2459的Buck电路
基于MP2459的Buck电路MP2459是一个降压、内置功率MOSFET的开关型变换器，峰值输出电流0.5A，工作在4.5V至55V的宽输入范围，效率高达90%，电流模式控制[1]使瞬态响应快速，系统环路稳定[2]。
故障状态的保护包括周期电流限制和热关断。
文章主要介绍了芯片的引脚功能，过流监测，电感计算等功能，并进行参数选择和成版调试。
标签：MP2459；宽输入范围；高效率引言MP2459工作频率为480kHz，其检测输出电流的方法是通过检测串联在电路中的很小电阻的导通压降来进行过流判断[3]。
本文所设计的电路输入电压最低为13V，最高为55V，输出电压要求稳定在12.5V对控制电路供电，占空比为54%。
1.1 管脚功能介绍1脚，BST：引导。
在SW和BS之间连接一个电容，形成一个变动的供应电源开关驱动。
2脚，GND：所有内部电路接地参考。
3脚，FB：反馈。
设置输出电压。
连接到一个外部分压电阻的输出接地。
4脚，EN：开/关。
将在1.2V以上启动设备。
若想自动启用，则使用100k？赘电阻器连接到VIN。
5脚，IN：输入电源电压。
6脚，SW：开关输出。
1.2 参数选型计算（1）输出电压设置：通过外部分压电阻设置输出电压，反馈电阻设置反馈环路带宽与内部补偿电容。
根据公式R2+R3=R4×（-1），带入数值计算可得R2+R3=143k。
（2）电感大小设置：电感的内部等效电阻应小于200m？赘。
这里输出电流为0.3A，取电感纹波电流为0.07A，根据公式L=，带入数值计算可得电感L=220uH。
若在空载条件下（低于100mA），则使用一个更大的电感来提高效率。
（3）输入电容选择：输入电容减小了来自输入电压的冲击电流，降低了噪音。
對于大多数情况来说，4.7？滋F电容器足够了。
（4）输出电容选择：输出电容器使输出电压纹波小，确保反馈回路的稳定性。
对于大多数情况来说，22？滋F陶瓷电容足够了。
2 实验验证以上为MP2459的Buck电路测试波形，从图2、图3中可看驱动波形基本稳定，效率在80%以上，甚至90%以上，满足了设计要求。
基于BUCK变换器的LED恒流电源的设计
• 205•LED 照明在现在社会中的应用越加广泛，与传统光源相比，有很多的优良特性，节能高效，是一种新型光源，使用LED 灯照明为了不浪费电能并且能够在小功率下稳定的运行。
因此本文设计了一款基于BUCK 变换器的LED 恒流电源。
控制回路主要是选用峰值电流型控制法，将输出电压通过采样电阻进行分压采样，再将采样的电压送入芯片，在开关管处串一个采样电阻，同时将采样的电流送入芯片，其次电路中加入EMI 滤波。
最后通过实验仿真与原理样机验证稳定小功率电源的可行性。
随着工业的发展，人们对于电能的需求越来越大，所以大肆开采能源，导致环境的污染日益严重，从而对人们的生活造成了一定的影响。
在对小功率电源的使用过程中，当前的电源设备需要经过整流和逆变来得到连续的大频率电源，在此基础上才能以该频率和功率作用于被处理的对象，其体积和功率较大，无法满足现家庭的需求。
在此背景下，如何设计一款小功率的恒流电源成了解决的主要问题。
文献（秦效勇，尚振东.数字技术下小功率电源优化设计仿真研究）提出了一种基于数字技术的小功率电源优化设计方法。
该方法将电源中的市电电压转换时间设置成固定的常数，将电源单体上的任务调度依据电压的下降次数进行调整，消除了换能器谐振频率的漂移现象，完成了对小功率电源优化设计。
该方法效果好，但使用不灵活。
文献（张宁，等.超声波功率对氩弧熔覆一喷射Ti （C ，N ）增强镍基复合涂层组织和性能的影响）提出了一种基于反激的小功率电源设计方法。
该方法先依据电源的使用环境，设定输出电源范围，选定超声波变压器磁芯，以此为依据完成对小功率电源设计。
该方法简单，但存在耗费成本较大的问题。
针对上诉情况，提出了一种基于BUCK 变换器的LED 恒流源设计。
该设计具有电压稳定、功率低、使用灵活等特点，可以很好的满足LED 灯的工作要求。
1 主电路的设计1.1 BUCK变换器BUCK 电路一般可以在两种模式下进行工作，一种是电流连续的模式（CCM ），还有一种是电流断续模式(DCM)，断续模式下电流会降到0，电流的波形是一种三角形，而在连续模式下，电流不会降为0，电流的波形在这种模式下是呈现一种梯形波。
DCDC降压BUCK变换的基本介绍
G ′ig ( s ) ≈
其中： G ′vc 0 =
ωp =
F1 1 1 π 1 ，ωzc = ，Qp = ，ωn = ，ωzp = RC RC C π [ mcD′ − 0.5] Ts RC
F1 = 1+
RT s L
( mcD ′ − 0.5) ， F 2 = D[ mcD ′ − (1 −
D )] 2
Buck 变换器在峰值电流控制下的 CCM 小信号传递函数
张兴柱 博士 （1）峰值电流型控制的传递函数框图（电压开环）
ˆ vo( s)
iˆ( s) L
ˆ vg ( s)
ˆ vo( s) = Gvd × d (s) + Gvg × vg (s) − Z out × ˆ(s) ˆ ˆ io
ˆ i o(s )
Buck 变换器的 CCM 稳态关系
张兴柱 博士 （1）电路原理图
Is
Vg
L
s
IL
D
Io
C
Vo
R
（2）CCM 稳态关系
= DVg 输入/输出电流关系： Ig = DI o 其它关系： IL = I o R Rg = 2 D
输入/输出电压关系： Vo
1
Buck 变换器的 DCM 稳态关系
Buck 变换器的 DCM 稳态关系
Gig ( s ) =
Gii( s ) =
其中： ω 0 =
1 1 ， Q= ω 0[ L R + ( RL + RC ) C] LC
RL 1 1 , ωzc = , ωzp = L RC C RC
ωzL =
1
Buck 变换器的 DCM 小信号传递函数
Buck 变换器的 DCM 小信号传递函数
Buck电路平均电流双闭环控制
3）滤波电容设计
由C
duc dt
ic 可知， 2Vo
1 C
1 Ts 22
IL ，代入数值得 C 20.83uF ，考虑到
电容的等效串联电阻， RESR 0.01 。
三 Buck 变换器控制器参数设计
3.1 电路双闭环控制结构
整个系统的双闭环控制结构图如图 3-1。
图 3-1 系统总控制框图
Bode Diagram Gm = -Inf dB (at 0 rad/sec) , Pm = 28.3 deg (at 1.01e+006 rad/sec) 150
100
Magnitude (dB)
50
0
-50 -120
Phase (deg)
-150
-180
3
4
5
6
7
10
10
10
10
10
Frequency (rad/sec)
10
10
10
10
10
Frequency (rad/sec)
图 3-11 系统总的开环传函
Phase (deg)
四 Buck 变换器 Saber 仿真 4.1 电流环电流跟踪仿真
下图为加入了电流闭环的 Buck 电路，通过给定脉冲基准电流，观察电感电 流跟踪情况。
图 4-1 电流内环跟踪仿真原理图
图 4-2 电流环仿真输出电压和电感电流波形
kv
(
s wz
2
s2( s
1)( s wz3
1)( s
1) 1)
，
wp2
wp3
零点 wz2、wz3 由 wz1 大致确定， wp2、wp3 受到 wA 限制。具体参数需要通过 Saber 仿真，观察输出电压和电感电流波形找到满足电路输出要求的参数。在这里，取 wz2 1000 rad / s, wz3 1200 rad / s ， wp2 wp3 65000 rad / s ，kv 3.3106 。作出 该补偿网络的幅频与相频特性曲线图。
电流型BUCK传递函数（推导、分析）
电流型BUCK传递函数（推导、分析）BUCK转换器两个基本组成部分：电源级和反馈控制电路。
1.电源级的⼩信号分析（PCMC控制模式为例）：电源级包括功率开关和输出滤波。
1.1 简化BUCK等效电路Figure1.PCMC buckconverter block diagram 当功率管Q1导通时，电感电流斜率为：当功率管Q1关断时，电感电流斜率为：如果电感未饱和，平均电流和峰值电流之差为⼀个固定值：同时，Vo≈Vdc（Ton/T），Ton/T=D。
D可以认为是由Vc控制的，因此PCMC也可以认为是电压控制的电流源。
因此图1可以等效为下图：Figure2：Equivalent circuit of buckvonverter with PCMC Gcs是A2电流采样放⼤器的跨导，可以定义为：假设电感⾜够⼤，⽽且纹波电流⼩到可以VC忽略，那么电感电流也就等效为负载电流，上式可以转化为：1.2 电源级开环的传递函数根据开环传递函数的定义，电源级的开环传递函数可以表达为下式：通过图2可以计算出：RL是负载电阻，Co是输出电容，Rco是输出电容的ESR。
同时因此电源级的开环传递函数具体表达式如下：通过电源级的开环传递函数可以看出，该部分有⼀个极点和⼀个零点。
其DC gain ：Figure3.Bodeplot of buck conveter power stage2.补偿电路的⼩信号分析误差放⼤器的⽅块图和等效⼩信号电路如下图所⽰：Figure4.Transconductanceamplifier and equivalent circuit下图将⽰出补偿电路的⽅块图：pensationcircuit diagram通过上图，可以得出传递函数为：从上⾯的式⼦可以看出补偿电路的⼀个零点和⼀个极点：fp1会离原点很近。
其DC gain ：Figure6.Bodeplot of simplifield compesation circuit3.闭环传递函数闭环总的传递函数：为了保证⾜够的相位裕度（这⾥选择⼤于60o），要选择适当的零点电容对环路进⾏补偿：下⾯⽰出了零点在不同位置的 Bode plot：bode plot：fz1=fp2全⼒打造中国电⼦⼯程师微信第⼀品牌！。
(完整版)BUCK电路
纹波增大，斜率增大
纹波减小，斜率减小
BCM电感电流临界导电模式
CCM电感电流连续导电模式
DCM电感电流断续导电模式
注意 1、若输入输出电压不变，则占空比不变，电流上升和下降时长不变 2、磁芯大小不变，L与线圈匝数N2成正比 3、磁芯大小不变，在不引起磁饱和的情况下，改变L的大小仅影响电流的形态， 不影响电感所能传递的功率大小，要改变功率，必须改变磁芯的规格。
I L _ m ax I L _ avg
I L _ m in
电磁感应定律
UL
n
T
(Uin UO ) TON UO TOFF
UO
Uin
Ton Ton Toff
Uin D
D<1，故为降压
UL
L I T
I U L 电流线性变化
T L
若 输入输出电压、开关频率、 占空比不变，仅改变L大小
测试内容 输出电压
ON 12VDC
示波器探头
GND
示波器夹子 （接地）
结果分析
波形（近似线性，相当于电感电流波形,CCM） 输出电压不等于
电压平均值（6.32V，纹波电压3.6V(57%)）
12x0.96（11.5V） 现在还不是BUCK
提示：R11功耗大，温度较高，小心烫伤，测试时间尽量不要太长。
则 电流的斜率和纹波大小会相应改变
电感电流模式
I U L k T L
若输入输出电压不变，开关频率不变，不限制电流的峰值
I L _ m ax
I L _ avg I L _ m in
电感量L减小
I L _ m ax I L _ avg
I L _ m in
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Buck电路峰值电流控制
1. 什么是Buck电路？
Buck电路是一种常见的降压型直流-直流（DC-DC）转换器，用于将输入电压降低
到较低的输出电压。
它是一种开关电源，通过周期性地打开和关闭开关管，将输入电压分解成脉冲信号，并通过滤波电感和电容来实现平滑输出。
2. Buck电路的工作原理
Buck电路的核心元件是一个开关管（通常是MOSFET），它通过控制开关管的导通
和截止状态来调节输出电压。
以下是Buck电路的工作原理：
1.导通状态：当开关管导通时，电流从输入电源流向电感，同时电容储存能量。
此时，开关管的电压降低，输出电压也随之降低。
2.截止状态：当开关管截止时，电感储存的能量释放，电流继续流动，但此时
电容充电，输出电压保持稳定。
开关管的电压升高，输出电压也随之升高。
通过调节开关管的导通和截止时间，可以控制输出电压的大小。
3. Buck电路峰值电流控制的意义
在一些应用中，Buck电路的峰值电流需要进行控制，以保证电路的稳定性和可靠性。
峰值电流过大可能导致开关管损坏或电感产生过大的磁饱和，从而影响电路性能。
因此，控制Buck电路的峰值电流非常重要。
4. 实现Buck电路峰值电流控制的方法
以下是一些常见的方法来实现Buck电路的峰值电流控制：
4.1. 脉宽调制（PWM）控制
脉宽调制是一种常见的控制方法，通过调节开关管的导通时间和截止时间来控制输出电压和电流。
通过改变PWM信号的占空比，可以调节电路的输出电压和峰值电流。
4.2. 电流模式控制
电流模式控制是一种反馈控制方法，它通过监测电路的输出电流并与参考电流进行比较，调节开关管的导通时间和截止时间。
当输出电流超过参考电流时，控制器会减小导通时间，从而降低峰值电流。
4.3. 峰值电流限制器
峰值电流限制器是一种保护电路，它通过限制开关管的导通时间来控制峰值电流。
当电流超过设定的阈值时，峰值电流限制器会减小导通时间，从而保护开关管和其他电路元件。
5. Buck电路峰值电流控制的设计考虑因素
在设计Buck电路峰值电流控制时，需要考虑以下因素：
5.1. 输出电流需求
根据应用需求确定所需的输出电流范围，并确保电路能够稳定地提供所需的电流。
5.2. 开关管的选择
选择合适的开关管，使其能够承受所需的峰值电流，并具有低导通电阻和低开关损耗。
5.3. 控制器的选择
选择合适的控制器，以实现所需的峰值电流控制方法。
控制器应具有足够的精度和响应速度，以确保电路的稳定性和可靠性。
5.4. 反馈电路设计
设计合适的反馈电路，用于监测输出电流并与参考电流进行比较。
反馈电路应具有高精度和低噪声，以确保准确的电流控制。
5.5. 过流保护
考虑添加过流保护电路，以防止峰值电流超过设定阈值。
过流保护电路可以提高电路的安全性和可靠性。
6. 总结
Buck电路是一种常见的降压型DC-DC转换器，用于将输入电压降低到较低的输出电压。
在设计Buck电路时，峰值电流控制非常重要，以确保电路的稳定性和可靠性。
脉宽调制、电流模式控制和峰值电流限制器是常见的峰值电流控制方法。
在设计Buck电路峰值电流控制时，需要考虑输出电流需求、开关管的选择、控制器的选择、反馈电路设计和过流保护等因素。
通过综合考虑这些因素，可以设计出满足要求的Buck电路峰值电流控制方案。