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BUCK  

电源设计之BUCK电路-2

偶是电源方面的菜鸟，继续考虑与分析，希望能够把这部分知识给牢固掌握，并涉及最主要的点，难免有不好错误和遗漏的地方，请各位电源高手不惜指教。

首先把设计需要的信息输入到我们定义参数中，如下图所示：

初步确认占空比和电感电流范围：

这里需要交代的是，我们在设计BUCK电路过程中，在需要确保负载电流范围需要保证负载不进入断续模式，按照示意图所示中，当进入断续模式时，会产生Ring的情况。

继续扩展，连续与断续的分界线为：

采用电路的特征参量去分析，确实简洁，但是并没有体现出输入电压与输出电流之间的关系

特征产量的三个参量为

1.PWM周期

2.电路的主电感量

3.电路输出负载

以上反应的关系实质上是指输出电流与占空比的关系，而输出电压一般是确定的，因此等同于输入电压与输出电流之间的关系，以上的式子并没有清晰的反应出来，以下的推导可直观的表示出来：

可发现，如果电感选择过小，则会导致在设计电流范围内，电路进入了断续模式，而且在正常的电流变化过程中，电路在两种模式中不断变化，存在临界点，这是不能接受的，通过选择电感后，可得到以下图形：

因此我们在选择电感和电容的初步选择，需要满足以下的关系：

电容的计算式子：

电容与电感量是有关系的，因此先选择电感量是关键。

电感和电容都是按照标准值选取的，偶找到TDK和适当的电容后贴上：

电感和电容值都要参考标准值来选取，通过以上的选取后，需要对目前的电路参数进行验证。

电感的确定

负载电流3A,峰值电流为Ipeak为有效电流Irms的2-3倍，

电感可以这样估算，L=（Vin-Vdsat-Vout）*Ton/Ipeak;

Vdsat为PMOSFET的导通压降，Ton为导通时间，可见电感

愈小，峰值电流愈大，同时还要考虑电感磁芯饱（CoreSaturation）

电容的取值和你要求的纹波有关Vripple.

BUCK/BOOST电路原理分析

发布:

2011-6-17|作者:

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Buck变换器：

也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。

图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM（PulsewidthmodulatiON脉宽调制）信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy=Ton/Ts。

BooST变换器：

也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。

开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态

Buck变换器：

也称降压式变换器，是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。

图中，Q为开关管，其驱动电压一般为PWM（PulsewidthmodulatiON脉宽调制）信号，信号周期为Ts，则信号频率为f=1/Ts，导通时间为Ton，关断时间为Toff，则周期Ts=Ton+Toff，占空比Dy=Ton/Ts。

BooST变换器：

也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。

开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。

电感Lf在输入侧，称为升压电感。

Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式

Buck/Boost变换器：

也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。

Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。

LDO的特点：

①非常低的输入输出电压差②非常小的内部损耗③很小的温度漂移④很高的输出电压稳定度⑤很好的负载和线性调整率⑥很宽的工作温度范围⑦较宽的输入电压范围⑧外围电路非常简单，使用起来极为方便DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。

斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。

其具体的电路由以下几类：

（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。

（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压U0大于输入电压Ui，极性相同。

（3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

（4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。

DC-DC分为BUCK、BUOOST、BUCK-BOOST三类DC-DC。

其中BUCK型DC-DC只能降压，降压公式：

Vo=Vi*DBOOST型DC-DC只能升压，升压公式：

Vo=Vi/（1-D）BUCK-BOOST型DC-DC，即可升压也可降压，公式：

Vo=（-Vi）*D/（1-D）D为充电占空比，既MOSFET导通时间。

0

开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。

因开关电源工作效率高，一般可达到80％以上，故在其输出电流的选择上，应准确测量或计算用电设备的最大吸收电流，以使被选用的开关电源具有高的性能价格比，通常输出计算公式为：

Is=KIf式中：

Is—开关电源的额定输出电流；If—用电设备的最大吸收电流；K—裕量系数，一般取1.5～1.8；电容式开关电源它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。

其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数（0.5,2或3）倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。

这种特别的调制过程可以保证高达80％的效率，而且只需外接陶瓷电容。

由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI（电磁干扰）首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。

（本资料素材和资料部分来自网络，仅供参考。

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