Buck变换器工作原理介绍

Buck 变换器工作原理介绍 2.2.1 Buck 变换器的基本工作原理 Buck 变换器又称为降压变换器，串联稳压开关电源和三端开关型降压稳压电源。其基本的原理结构图如图2.2 所示。 E/AVrefPWMVtr驱动电路VdcM1L1D1C1R1R2误差放大器IM1IL1ID1VOIO反馈环路V1VsVeaVGVWM a b c TonVeaVtrVdcV10VVWMVG d IC1RLIs 图2.2 Buck 变换器的基本原理图 由上图可知，Bu ck 变换器主要包括：开关元件M1，二极管D1，电感L1，电容C1 和反馈环路。而一般的反馈环路由四部分组成：采样网络，误差放大器（Error Amplifier，E/A），脉宽调制器（Pu lse Width Modu lation，PWM）和驱动电路。 为了便于对Bu ck 变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设[1]： a、开关元件M1 和二极管D1 都是理想元件。它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零； b、电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。电容的等效串联电阻（Equivalent Series Resistance，ESR）和等效串联电感（Equivalent Series inductance，ESL）等于零； c、输出电压中的纹波电压和输出电压相比非常小，可以忽略不计。 d、采样网络R1 和R2 的阻抗很大，从而使得流经它们的电流可以忽略不计。 在以上假设的基础上，下面我们对Buck 变换器的基本原理进行分析。 如图2.2 所示，当开关元件M1 导通时，电压V1 与输出电压Vdc 相等，晶体管D1 处于反向截至状态，电流01 DI。电流11LMII流经电感L1，电流线性增加 。经过 电容C1 滤 波后 ，产 生输出电流OI 和输出电压OV 。采样网络R1 和R2对输出电压OV 进行采样得到 电压信 号SV ，并 与参 考 电压refV比较 放大得到 信 号 。如图2.2（a）所示，信 号eaV 和线性上升 的三角 波信 号trV 比较 。当eatrVV时，控 制信 号WMV和GV 跳 变为低 ，开关元件M1 截至。此 时，电感L1 为了保 持 其电流1LI不变，电感L1 中的磁 场 将 改 变电感L1 两 端的电压极性。这 时二极管D1 承 受正向偏压，并有电流1DI流过，故称D1 为续流二极管。若OLII1时，电容 C1 处于放电状态，有利于输出电流OI 和输出电压OV 保持恒定。开关元件截至的状态一直保持到下一个周期的开始，当又一次满足条件treaVV时，开关元件M1 再次导通，重复上面的过程。 仔细分析 Buck 变换器的原理图可知，它的反馈环路是一个负反...