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Buck电路工作原理详解演示文稿 目前一页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 一、Buck电路原理图 Buck电路，又称降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。 图一 目前二页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 二、Buck电路工作原理 1、基本工作原理分析 当开关管Q1驱动为高电平时，开关管导通，储能电感L1被充磁，流经电感的电流线性增加，同时给电容C1充电，给负载R1提供能量。等效电路如图二 图二 Return To Page 6 目前三页\总数二十二页\编于十点 L N Buck电路原理分析 二、Buck电路工作原理 1、基本工作原理分析 当开关管Q1驱动为低电平时，开关管关断，储能电感L1通过续流二极管放电，电感电流线性减少，输出电压靠输出滤波电容C1放电以及减小的电感电流维持，等效电路如图三 图三 Return To Page 6 目前四页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 1、CCM Mode：关键点原件波形见图四 图四 Return To Page 7 目前五页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 1、CCM Mode： 开关管Q1导通时，根据KVL定律： 即 → 为Q管导通时间，所以， , T为工作周期，D为占空比： ① 开关管Q1关断时，同理根据KVL定律： 忽略二极管D的正向压降，有 即 ② ① ，可以得出： ＝ ② 伏秒积平衡 目前六页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 1、CCM Mode： 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 所以，平均电流 为电流的平均值。参照图四电感电流波形，一个周期内面积为 负载电流IO与电感电流的关系，在一个周期内进行分析，负载电流即为在一个 周期内电流的平均值，参考图四。电流的平均值在数学上的表达式为： ，即在一个周期内电流函数曲线与时间轴所围成的面积除以周期， 目前七页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 2、BCM Mode：关键点原件波形见图五 图五 目前八页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 2、BCM Mode： 参照图四与图五电感电流的波形，可以得知电感最小电流逐渐减小到零 时，工作模式也逐渐从CCM进入BCM。根据伏秒积平衡 ： 同样，在一个周期进行分析， 目前九页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 3、DCM Mode：关键点原件波形见图六 图六 目前十页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM 3、DCM Mode： 由图六可知，电路系统工作在DCM模式下，需要满足两个条件，一、电感充磁开 始以及消磁结束时流经电感的电流为零；二、电感消磁时间小于开关管关断时 间。根据伏秒积平衡有： 同样，在一个周期对电感电流进行分析： 目前十一页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 四、外为参数对系统工作模式的影响： 图六 目前十二页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 四、外为参数与系统工作模式的关系： 参考图六，在一个周期对电感电流进行分析： 即 当Q管导通时 即 目前十三页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 四、外为参数与系统工作模式的关系： 1、如果工作在DCM模式，则令ILmin=0，TdT(1-D),即 2、如果工作在BCM模式，则令ILmin=0，Td=T(1-D),即 3、如果工作在CCM模式，则令ILmin? 0，Td=T(1-D),即 目前十四页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 五、BUCK电路仿真验证： 图七 目前十五页\总数二十二页\编于十点 Buck电路原理分析 上述电路中基本参数设置： 驱动波形：V=14V, f=20KHz,D=50%；输入电压：Vin=10Vdc；储能电感：L=80uH 1、BCM模式仿真验证：根据电路系统工作在BCM模式下的条件,进行理论计算， 因此，电阻可定义为 通过上述参数定义以及计算，可以得到相关参数的理论值： 参照图八，可以得出仿真结果， 目前十六页\总数二十二页\编于十点 *