1、 BUCK電路工作原理分析 目錄: 1. BUCK電路原理圖 2. BUCK電路工作原理 3. Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM 4. BUCK電路外圍參數(shù)與系統(tǒng)工作模式的關(guān)系 5. BUCK電路仿真驗(yàn)證 The future power solutions.精品課件.1 目錄:The future power soBuck電路原理分析一、Buck電路原理圖Buck電路，又稱(chēng)降壓電路，其基本特征是DC-DC轉(zhuǎn)換電路，輸出電壓低于輸入電壓。輸入電流為脈動(dòng)的，輸出電流為連續(xù)的。圖一.精品課件.2Buck電路原理分析一、Buck電路原理圖Buck電路，又稱(chēng)Buck電路原理分析二、B

2、uck電路工作原理1、基本工作原理分析當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1驅(qū)動(dòng)為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，儲(chǔ)能電感L1被充磁，流經(jīng)電感的電流線(xiàn)性增加，同時(shí)給電容C1充電，給負(fù)載R1提供能量。等效電路如圖二圖二Return To Page 6.精品課件.3Buck電路原理分析二、Buck電路工作原理1、基本工作原理LNBuck電路原理分析二、Buck電路工作原理1、基本工作原理分析當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q1驅(qū)動(dòng)為低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管關(guān)斷，儲(chǔ)能電感L1通過(guò)續(xù)流二極管放電，電感電流線(xiàn)性減少，輸出電壓靠輸出濾波電容C1放電以及減小的電感電流維持，等效電路如圖三圖三Return To Page 6.精品課件.4LNBuck電路原理分析二、Buck電

3、路工作原理1、基本工作Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM1、CCM Mode：關(guān)鍵點(diǎn)原件波形見(jiàn)圖四圖四Return To Page 7.精品課件.5Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM1、CCM Mode：開(kāi)關(guān)管Q1導(dǎo)通時(shí)，根據(jù)KVL定律：即為Q管導(dǎo)通時(shí)間，所以， , T為工作周期，D為占空比：開(kāi)關(guān)管Q1關(guān)斷時(shí)，同理根據(jù)KVL定律：忽略二極管D的正向壓降，有即，可以得出：伏秒積平衡.精品課件.6Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，Bu

4、ck電路原理分析1、CCM Mode：三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM所以，平均電流 為電流的平均值。參照?qǐng)D四電感電流波形，一個(gè)周期內(nèi)面積為 負(fù)載電流IO與電感電流的關(guān)系，在一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行分析，負(fù)載電流即為在一個(gè)周期內(nèi)電流的平均值，參考圖四。電流的平均值在數(shù)學(xué)上的表達(dá)式為： ，即在一個(gè)周期內(nèi)電流函數(shù)曲線(xiàn)與時(shí)間軸所圍成的面積除以周期，.精品課件.7Buck電路原理分析1、CCM Mode：三、Buck電路的Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM2、BCM Mode：關(guān)鍵點(diǎn)原件波形見(jiàn)圖五圖五.精品課件.8Buck電路原理分析三、Buck電路

5、的三種工作模式：CCM，Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM2、BCM Mode：參照?qǐng)D四與圖五電感電流的波形，可以得知電感最小電流逐漸減小到零時(shí)，工作模式也逐漸從CCM進(jìn)入BCM。根據(jù)伏秒積平衡 ：同樣，在一個(gè)周期進(jìn)行分析，.精品課件.9Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM3、DCM Mode：關(guān)鍵點(diǎn)原件波形見(jiàn)圖六圖六.精品課件.10Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM

6、，DCM3、DCM Mode：由圖六可知，電路系統(tǒng)工作在DCM模式下，需要滿(mǎn)足兩個(gè)條件，一、電感充磁開(kāi)始以及消磁結(jié)束時(shí)流經(jīng)電感的電流為零；二、電感消磁時(shí)間小于開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)間。根據(jù)伏秒積平衡有：同樣，在一個(gè)周期對(duì)電感電流進(jìn)行分析：.精品課件.11Buck電路原理分析三、Buck電路的三種工作模式：CCM，Buck電路原理分析四、外為參數(shù)對(duì)系統(tǒng)工作模式的影響：圖六.精品課件.12Buck電路原理分析四、外為參數(shù)對(duì)系統(tǒng)工作模式的影響：圖六.Buck電路原理分析四、外為參數(shù)與系統(tǒng)工作模式的關(guān)系：參考圖六，在一個(gè)周期對(duì)電感電流進(jìn)行分析：即當(dāng)Q管導(dǎo)通時(shí)即.精品課件.13Buck電路原理分析四、外為參數(shù)與系

7、統(tǒng)工作模式的關(guān)系：參考圖Buck電路原理分析四、外為參數(shù)與系統(tǒng)工作模式的關(guān)系：1、如果工作在DCM模式，則令I(lǐng)Lmin=0，Td 0，Td=T(1-D),即.精品課件.14Buck電路原理分析四、外為參數(shù)與系統(tǒng)工作模式的關(guān)系：1、如Buck電路原理分析五、BUCK電路仿真驗(yàn)證：圖七.精品課件.15Buck電路原理分析五、BUCK電路仿真驗(yàn)證：圖七.精品課件Buck電路原理分析上述電路中基本參數(shù)設(shè)置：驅(qū)動(dòng)波形：V=14V, f=20KHz,D=50%；輸入電壓：Vin=10Vdc；儲(chǔ)能電感：L=80uH1、BCM模式仿真驗(yàn)證：根據(jù)電路系統(tǒng)工作在BCM模式下的條件,進(jìn)行理論計(jì)算，因此，電阻可定義為

8、通過(guò)上述參數(shù)定義以及計(jì)算，可以得到相關(guān)參數(shù)的理論值：參照?qǐng)D八，可以得出仿真結(jié)果，.精品課件.16Buck電路原理分析上述電路中基本參數(shù)設(shè)置：1、BCM模式仿Buck電路原理分析藍(lán)色：電感電流紅色：電感電壓綠色：開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)棕色：輸出電壓藍(lán)色：電感電流紅色：電感電壓綠色：開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)棕色：輸出電壓圖八.精品課件.17Buck電路原理分析藍(lán)色：電感電流藍(lán)色：電感電流圖八.精品課Buck電路原理分析2、CCM模式仿真驗(yàn)證：在上述BCM分析的基礎(chǔ)上，得出儲(chǔ)能電感的電感量80uH為臨界點(diǎn)，由系統(tǒng)工作在CCM的條件，可以將儲(chǔ)能電感電感量設(shè)置為120uH,理論計(jì)算：參照?qǐng)D九，可以得出仿真結(jié)果，.精品課件.18Buc

9、k電路原理分析2、CCM模式仿真驗(yàn)證：在上述BCM分析Buck電路原理分析藍(lán)色：電感電流紅色：電感電壓綠色：開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)棕色：輸出電壓圖九.精品課件.19Buck電路原理分析藍(lán)色：電感電流圖九.精品課件.19Buck電路原理分析3、DCM模式仿真驗(yàn)證：在上述BCM分析的基礎(chǔ)上，得出儲(chǔ)能電感的電感量80uH為臨界點(diǎn)，由系統(tǒng)工作在DCM的條件，可以將儲(chǔ)能電感電感量設(shè)置為40uH。重點(diǎn)驗(yàn)證輸入輸出電壓關(guān)系以及輸出平均電流關(guān)系。由圖十的仿真波形可以得出，消磁時(shí)間Td=16.311uS,ILmax=2.353A,Vo=6.120V.精品課件.20Buck電路原理分析3、DCM模式仿真驗(yàn)證：在上述BCM分析藍(lán)色：電感電流 紅色：電感電壓綠色：開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng) 棕色：輸出電壓圖十Buck電路原理分析.精品課