buck電路簡介
出處:電子市場 發(fā)布于:2017-11-29 17:02:26 | 3027 次閱讀
BUCK電路的定義
BUCK電路是一種降壓斬波器,降壓變換器輸出電壓平均值Uo總是小于輸出電壓UD。
通常電感中的電流是否連續(xù),取決于開關(guān)頻率、濾波電感L和電容C的數(shù)值。
BUCK也是DC-DC基本拓?fù)洌蛘叻Q為電路結(jié)構(gòu),是最基本的DC-DC電路之一,用直流到直流的降壓變換。
BUCK和BOOST使用的元件大部分相同,但是元件的組成卻不盡相同。
簡單的BUCK電路輸出的電壓不穩(wěn)定,會受到負(fù)載和外部的干擾,當(dāng)加入PID控制器,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
可通過采樣環(huán)節(jié)得到PWM調(diào)制波,再與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,通過PID控制器得到反饋信號,與三角波進(jìn)行比較,得到調(diào)制后的開關(guān)波形,將其作為開關(guān)信號,從而實(shí)現(xiàn)BUCK電路閉環(huán)PID控制系統(tǒng)。
BUCK電路的參數(shù)計(jì)算
電感的參數(shù)
電感的選擇要滿足直到輸出最小規(guī)定電流時(shí),電感電流也保持連續(xù)。
在臨界不連續(xù)工作狀態(tài)時(shí):
所以
越大,進(jìn)入不連續(xù)狀態(tài)時(shí)的電流就越小。
電容的參數(shù)
電容的選擇必須滿足輸出紋波的要求。
電容紋波的產(chǎn)生:
1. 電容產(chǎn)生的紋波: 相對很小,可以忽略不計(jì);
2. 電容等效電感產(chǎn)生的紋波:在300KHZ~500KHZ以下可以忽略不計(jì);
3. 電容等效電阻產(chǎn)生的紋波:與esr和流過電容電流成正比。為了減小紋波,就要讓esr盡量的小。
BUCK電路的結(jié)構(gòu)
將快速通斷的晶體管置于輸入與輸出之間,通過調(diào)節(jié)通斷比例(占空比)來控制輸出直流電壓的平均值。該平均電壓由可調(diào)寬度的方波脈沖構(gòu)成,方波脈沖的平均值就是直流輸出電壓。
Q導(dǎo)通:
輸入端電源通過開關(guān)管Q及電感器L對負(fù)載供電,并同時(shí)對電感器L充電。電感相當(dāng)于一個恒流源,起傳遞能量作用。電容相當(dāng)于恒壓源,在電路里起到濾波的作用。
Q閉合:
電感器L中儲存的能量通過續(xù)流二極管D形成的回路,對負(fù)載R繼續(xù)供電,從而保證了負(fù)載端獲得連續(xù)的電流。
從電路可以看出,電感L和電容C組成低通濾波器,此濾波器設(shè)計(jì)的原則是使us(t)的直流分量可以通過,而抑制us(t)的諧波分量通過;
電容上輸出電壓uo(t)就是us(t)的直流分量再附加微小紋波uripple(t)。
電路工作頻率很高,一個開關(guān)周期內(nèi)電容充放電引起的紋波uripple(t)很小,相對于電容上輸出的直流電壓Uo有:電容上電壓宏觀上可以看作恒定。
電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí),輸出電容上電壓由微小的紋波和較大的直流分量組成,宏觀上可以看作是恒定直流,這就是開關(guān)電路穩(wěn)態(tài)分析中的小紋波近似原理。
一個周期內(nèi)電容充電電荷高于放電電荷時(shí),電容電壓升高,導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷減小、放電電荷增加,使電容電壓上升速度減慢,這種過程的延續(xù)直至達(dá)到充放電平衡,此時(shí)電壓維持不變;
反之,如果一個周期內(nèi)放電電荷高于充電電荷,將導(dǎo)致后面周期內(nèi)充電電荷增加、放電電荷減小,使電容電壓下降速度減慢,這種過程的延續(xù)直至達(dá)到充放電平衡,最終維持電壓不變。
這種過程是電容上電壓調(diào)整的過渡過程,在電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí),電路達(dá)到穩(wěn)定平衡,電容上充放電也達(dá)到平衡,這是電路穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的一個普遍規(guī)律。
開關(guān)S置于1位時(shí),電感電流增加,電感儲能;而當(dāng)開關(guān)S置于2位時(shí),電感電流減小,電感釋能。假定電流增加量大于電流減小量,則一個開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量為:
ΔΨ=L(Δi)>0
此增量將產(chǎn)生一個平均感應(yīng)電勢:
u=ΔΨ/Τ>0
此電勢將減小電感電流的上升速度并同時(shí)降低電感電流的下降速度,最終將導(dǎo)致一個周期內(nèi)電感電流平均增量為零;一個開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈增量小于零的狀況也一樣。
這種在穩(wěn)態(tài)狀況下一個周期內(nèi)電感電流平均增量(磁鏈平均增量)為零的現(xiàn)象稱為:電感伏秒平衡。這也是電力電子電路穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的又一個普遍規(guī)律。
BUCK的應(yīng)用電路
BUCK電路主要應(yīng)用于低壓大電流領(lǐng)域,其目的是為了解決續(xù)流管的導(dǎo)通損耗問題。采用一般的二極管續(xù)流,其導(dǎo)通電阻較大,應(yīng)用在大電流場合時(shí),損耗很大。用導(dǎo)通電阻非常小的MOS管代替二極管,可以解決損耗問題,但同時(shí)對驅(qū)動電路提出了更高的要求。此外,對Buck電路應(yīng)用同步整流技術(shù),用MOS管代替二極管后,電路從拓?fù)渖险狭薆uck和Boost兩種變換器,為實(shí)現(xiàn)雙向DC/DC變換提供了可能。在需要單向升降壓且能量可以雙向流動的場合,很有應(yīng)用價(jià)值,如應(yīng)用于混合動力電動汽車時(shí),輔以三相可控全橋電路,可以實(shí)現(xiàn)蓄電池的充放電。
UC3842
UC3842是一種性能優(yōu)良的電流控制型脈寬調(diào)制芯片。
該芯片集成了振蕩器、具有高溫補(bǔ)償?shù)母咴鲆嬲`差放大器、電流檢測比較器、圖騰柱輸出電流、輸入和基準(zhǔn)欠電壓鎖定電路以及PWM鎖存器電路。
其應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋洪_關(guān)電源;工業(yè)電源;電壓反饋電路設(shè)計(jì);反激開關(guān)電源設(shè)計(jì)。
SG3525
SG3525 是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制芯片,它簡單可靠及使用方便靈活,輸出驅(qū)動為推拉輸出形式,增加了驅(qū)動能力;內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、軟啟動控制電路、PWM鎖存器,有過流保護(hù)功能,頻率可調(diào),同時(shí)能限制占空比。它的應(yīng)用領(lǐng)域是:開關(guān)電源;直流變換器;逆變器設(shè)計(jì);脈沖寬度調(diào)制。
TL431
TL431是可控精密穩(wěn)壓源。
它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意的設(shè)置到從Verf(2.5V)到36V范圍內(nèi)的任何值。
該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω,在很多應(yīng)用中用它代替穩(wěn)壓二極管,例如,數(shù)字電壓表,運(yùn)放電路,可調(diào)壓電源,開關(guān)電源等。
應(yīng)用領(lǐng)域:電平值轉(zhuǎn)換;充電器;開關(guān)電源;適配器;DVD;電視機(jī)。
BUCK電路的使用注意
BUCK電路只有一個電感,沒有變壓器,輸入與輸出不能隔離。
這就存在一個危險(xiǎn),一旦功率開關(guān)損壞電路,輸入電壓將直接加到負(fù)載電路,因?yàn)檎伎毡菵《1,所以BUCK電路僅有一路輸出,如果輸出電壓為5V,還需要3.3V時(shí),則要加后續(xù)調(diào)節(jié)器,BUCK電路在多路輸出時(shí)是這樣應(yīng)用的。
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫電子市場網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫電子市場網(wǎng),轉(zhuǎn)載請必須注明維庫電子市場網(wǎng),http://www.hbjingang.com,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- LM317:高效構(gòu)建電壓源及電流源電路方案1
- 如何使用多相轉(zhuǎn)換器平衡電流2
- LTC4365 如何實(shí)現(xiàn)敏感電路過壓與反接保護(hù)3
- MOS 管邏輯電路五種門電路特性4
- 點(diǎn)動正轉(zhuǎn)控制電路簡介5
- 單鍵開關(guān)機(jī)電路與輕觸開關(guān)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)解析6
- 二極管的恒壓降模型7
- MC34063電路計(jì)算公式及應(yīng)用講解8
- 3.3V - 1.8V 電平雙向轉(zhuǎn)換:多場景配置及獨(dú)特優(yōu)勢剖析9
- 液晶電視機(jī)電路結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵要點(diǎn)10














