Buck降壓式變換器基本結構及原理

一、buck變換器：也稱降壓式變換器，是一種輸出電壓小於輸入電壓的單管不隔離直流變換器。

圖中，q為開關管，其驅動電壓一般為pwm(pulse width modulation脈寬調變)訊號，訊號週期為ts，則訊號頻率為f=1/ts，導通時間為ton，關斷時間為toff，則週期ts=ton+toff，占空比dy= ton/ts。

buck變換器有兩種基本工作方式：

ccm(continuous current mode)：電感電流連續模式，輸出濾波電感lf的電流總是大於零

dcm(discontinuous current mode)：電感電流斷續模式，在開關管關斷期間有一段時間lf的電流為零

1.1 ccm時的基本關係：

1.2 dcm時的基本關係：

dcm可分為兩種典型情況：

輸入電壓vin不變，輸出電壓vo變化，常用作電動機速度控制或充電器對蓄電池的恆流充電

輸入電壓vin變化，輸出電壓vo恆定，即普通開關穩壓電源

1.3 電感電流臨界連續的邊界：

1.3.1 輸入電壓恆定不變時：vin=const

可畫出buck變換器在vin=const時的外特性曲線：

圖中虛線為電感電流臨界連續的邊界，內部為電流斷續區，外面為電流連續區。

理想情況下，在電流斷續區輸出電壓僅由占空比dy確定。實際電路中，因元器件的非理想化，在電感電流的連續區，buck變換器的外特性也是下降的，即io加大，vo降低。為保持vo不變，在io增加時，要適當加大占空比dy。

1.3.2 輸出電壓恆定不變時：vo=const

可畫出buck變換器在vo=const時的標么特性曲線：

圖中虛線為電感電流臨界連續的邊界，右上方為電流連續區，左下為電流斷續區。

在電感電流臨界連續時，若加大負載，則進入電流連續工作區；減小負載，則進入電流斷續區。

若負載不變，減小輸入電壓vin，為使vo不變，應加大dy，也進入電流連續區。