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Buck 电路又称为串联开关稳压电路,或降压斩波电路。Buck 变换器原理图如图 5-5a 所示,它 有两种基本工作模式,即电感电流连续模式 CCM(Continuous current mode)和电感电流断续模式 DCM(Discontinuous current mode) 电感电流连续是指输出滤波电感电流总是大于零,电感电流断续 是指在开关管关断期间有一段时间电感电流为零,这两种状态之间有一个临界状态,即在开关管关 断末期电感电流刚好为零。电感电流连续时,Buck 变换器存在两种开关状态;电感电流断续时, Buck 变换器存在三种开关状态;如图 5-5b 、5-5c 、5-5d 所示。 将图 5-6 所示的方波信号加到功率半导体器件的控制极,功率半导体器件在控制信号激励下,
图 5-5Buck 变换器原理图及不同开关状态下的等效电路图
周期性的开关。通过电感中的电流 iL是否连续取决于开关频率、滤波电感和电容的数值。电感电流 iL 连续条件下其工作波形如图 5-6a 所示。电路稳定状态下的工作分析如下:
1)电感电流连续模式 CCM(Continuous current mode) 开关状态 1:Q 导通( 0 ≤ t ≤ ton)
t = 0 时刻,Q 管被激励导通,二极管 D 中的电流迅速转换到 Q 管。二极管 D 被截止,等效电 路如图 5-5b 所示,这时电感上的电压为:
uL= L
若 VO 在这期间保持不变,则有:
Vd− VO = L
a电感电流连续 b电感电流断续
图 5-6Buck 电路图各点波形
显然dt= ton
dt = diL ⇒
ton = ΔiL ⇒ ΔiL=
ton
即导通过程的电流变化:
(ΔiL)opened=
ton
开关状态 2:Q 关断( ton≤ t ≤ T)
t = ton 时刻,Q 关断,储能电感中的电流不能突变,于是电感 L 两端产生了与原来电压极性相
反的自感电动势,该电动势使二极管 D 正向偏置,二极管 D 导通,储能电感中储存的能量通过二极 管 D 向负载供电,二极管 D 的作用是续流,这就是二极管 D 被称为续流二极管的原因。等效电路 如图 5-5c 所示,这时电感上的电压为:
VO= −L
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