buck电路的原理分析和参数设计

第三章 Buck 电路参数选择原理和计算3.1 参数选择原理在Buck 电路中的电感L 和电容C 组成低通滤波器，此滤波器的设计原则是，使输出电压的直流分量可以通过，抑制输出电压的开关频率及其谐波分量通过。

但是，构建一个能够让直流分量通过而且完全滤除开关频率及其谐波分量的完美的滤波器是不可能的，所以，在输出中至少有一小部分是由于开关产生的高频谐波。

因此，输出电压波形事实上如图3.1所示，可以表达为)()(00t u U t u ripple += （3.1）U )(t ripple (0t u图3.1 输出电压波形所以实际的输出电压由所需要的直流分量0U 加少量的交流分量ripple u 所组成，交流分量由低通滤波器未能完全衰减的开关谐波所产生。

由于直流变换器的作用使产生所需的直流的输出，因此希望输出电压开关纹波应很小。

所以，通常可以假设开关纹波的幅值远远小于直流分量，即 0max U u ripple << （3.2）因此，输出电压近似为直流分量0U ，而忽略其小纹波成分ripple u ，即00)(U t u ≈ （3.4）上述近似称为小纹波近似，或称线性纹波近似，可大大简化变换器波形的分析。

下面分析电感电流波形，进而得出电感的计算公式。

通过电感电压波形的积分可以得到电感电流。

开关在位置1时，电感在左侧与输入电压d U 相连，电路简化为下图3.1（a ）。

电感电压为)()(0t u U t u d L -= （3.5）d U )(0t u（a ）)(0t u（b ）图3.1如上所述，输出电压)(0t u 为其直流分量0U 加小的交流纹波成分)(t u ripple 。

采用小纹波近似，式（3.4）中的)(0t u 用其直流分量0U 代替，得到0)(U U t u d L -= （3.6）开关在位置1时，电感电压等于0U U d -，如图3.1（b ）所示。

电感电压方程为dt t di Lt u L L )()(= （3.7） 在第一个子区间，由上式可以解得电感电流波形的斜率为L U U L t u dt t di d L L 0)()(-== （3.8） 由于开关在位置1时，电感电压近似为常量，因此电感电流的变化率也近似为常数，电感电流线性上升。

Buck电路的原理分析和参数设计连续工作状态一Buck工作原理将快速通断的晶体管置于输入与输出之间，通过调节通断比例（占空比）来控制输出直流电压的平均值。

该平均电压由可调宽度的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压。

Q导通：输入端电源通过开关管Q及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电。

电感相当于一个恒流源，起传递能量作用电容相当于恒压源，在电路里起到滤波的作用Q闭合:电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。

导通时Q的电流闭合时C的电流L的电流和输出电流的关系。

输出电压与输入电压的关系（不考虑损耗）二 buck 的应用Buck 为降压开关电路，具有效率高，体积小，功率密度高的特点1．Buck 的效率Buck 的损耗：1.交流开关损耗 2.管子导通损耗3.电感电容等效电阻损耗Buck 的效率很高，一般可以达到60%以上，2．Buck 的开关频率频率越高，功率密度越大，但也同时带来了开关损耗。

在25~50KHZ 范围内buck 的体积可随频率的增大而减小。

三．参数的设计1．电感的参数电感的选择要满足直到输出最小规定电流时，电感电流也保持连续。

在临界不连续工作状态时 2120I I I -=ON OI T I V V L 20-=' ON I T LV V I I 012-=- 所以L L '≥ L 越大，进入不连续状态时的电流就越小2．电容的参数电容的选择必须满足输出纹波的要求。

电容纹波的产生：1. 电容产生的纹波： 相对很小，可以忽略不计2. 电容等效电感产生的纹波：在300KHZ~500KHZ 以下可以忽略不计3. 电容等效电阻产生的纹波：与esr 和流过电容电流成正比。

为了减小纹波，就要让esr 尽量的小。

不连续工作状态（1）开关管Q 导通，电感电流由零增加到最大（2）开关管Q 关断，二极管D 续流，电感电流从最大降到零； （3）开关管Q 和二极管D 都关断（截止），在此期间电感电流保持为零，负载由输出滤波电容来供电。

buck电路环路参数设计一、引言在电子工程中，Buck电路是一种常见的电源转换电路，广泛应用于各种电子设备中。

其工作原理是将输入电压的一部分转换成较低的输出电压。

对于Buck电路的设计，环路参数设计是其核心部分，直接影响电路的性能和稳定性。

二、环路参数设计1.电感的选择：电感是Buck电路中重要的元件，它能够抑制电流的波动，同时对交流信号进行过滤。

电感的选取需要考虑电路的工作频率、输入电压、输出电压以及负载变化等因素。

一般来说，电感值越大，电路的抗干扰能力越强，但也会增加电路的体积和重量。

因此，需要根据实际情况进行权衡。

2.电容的选择：电容在Buck电路中扮演着重要的角色，它可以滤除高频噪声，提高电路的稳定性。

电容的选取需要考虑电路的工作频率、输入电压、输出电压以及负载变化等因素。

同时，电容的耐压值也需要考虑，避免因过压损坏电容。

3.电阻的选择：电阻在Buck电路中主要用于调整输出电压和限制电流。

电阻的选取需要考虑电阻值的大小、功率以及电路的工作环境等因素。

电阻值过大，可能导致输出电压波动大，影响电路的性能；电阻值过小，可能导致电路发热严重，影响电路的稳定性。

三、设计实例假设我们设计一个用于手机电池充电的Buck电路，我们需要考虑以下环路参数：输入电压为3.7V，输出电压为3V，工作频率为1MHz，负载变化范围为5%-10%。

根据这些参数，我们可以进行以下设计：1.电感选择：根据工作频率和输入电压，我们选择电感值为5mH。

2.电容选择：由于工作频率较低，我们选择1uF的电容，并确保其耐压值能够承受输入电压和输出电压的叠加。

3.电阻选择：我们选择一个可调电阻，用于调整输出电压，使其在5%-10%的负载范围内保持稳定。

初始时，将电阻调至最大值，然后逐渐减小电阻值，直到达到最佳输出电压。

同时，为了限制电流，我们选择一个适当的限流电阻。

四、结论通过以上设计步骤和方法，我们可以成功地设计出一个性能稳定、体积轻便的Buck电路。

BUCK变换器设计一、引言BUCK（降压）变换器是一种常见的开环降压电源设计，具有广泛的应用领域。

在本文中，我们将详细介绍BUCK变换器的设计原理和步骤。

二、BUCK变换器的基本原理1.输入电压通过一个开关管和一个电感器连接到输出电压。

开关管通过开关周期性地打开和关闭来调整输出电压。

2.当开关打开时，电流通过电感器，能量存储在电感器磁场中。

3.当开关关闭时，电感器上的磁场坍缩，通过一个二极管将存储的能量传递到输出负载电路中。

4.通过调整开关管的开关周期和占空比，可以实现对输出电压的精确控制。

三、BUCK变换器的设计步骤下面是设计BUCK变换器的基本步骤：1.确定输入电压和输出电压范围。

根据应用的需求，确定输入电压和输出电压的合适范围。

输入电压通常由电源提供，而输出电压则由负载需求决定。

2.选择合适的开关器件。

根据输入电压和输出电流的要求，选择合适的开关管和二极管，以确保电流和功率的可靠传输。

3.计算开关周期和占空比。

根据输入输出电压的比例以及工作频率，计算出合适的开关周期和占空比。

这两个参数直接影响输出电压的稳定性和效率。

4.计算电感器和输出电容。

根据预设的开关周期和占空比，计算出合适的电感器和输出电容值。

电感器和输出电容可以提供电流平滑和稳定输出电压的功能。

5.设计反馈电路。

设计一个反馈电路来控制开关管的工作，以实现对输出电压的精确调节。

常见的反馈电路包括PID控制器和比例控制器。

6.进行验证和测试。

在实际应用中，进行验证和测试以确保设计的BUCK变换器满足要求。

四、BUCK变换器的特点和应用1.高效率。

BUCK变换器通过周期性开关操作和能量传递来实现电流和功率的可靠转换，使得效率比传统的线性稳压器更高。

2.范围广。

BUCK变换器可以适应不同的输入电压和输出电压需求，可以应用于多种电子设备和系统。

3.体积小。

由于BUCK变换器的高效转换机制，可以采用较小的电感器和电容器，从而实现体积小巧的设计。

BUCK电路工作原理分析BUCK电路是一种常见的降压DC-DC转换器，通过调节开关管的导通时间，将输入电压降低到所需的输出电压。

在实际应用中，BUCK电路主要应用于功率管理领域，如电源适配器、DC-DC模块和电动车充电器等。

BUCK电路的工作原理可以简单概括如下：当输入电压施加到电路上时，开关管施加一个调制的矩形波信号，使得输入电压在开关管通断的过程中传递到输出端，从而实现对输出电压进行调节。

当开关管导通时，电感储能器会储存能量，同时输出电压为输入电压减去开关管压降；而当开关管断开时，电感储能器释放储存的能量，从而输出电压变为输入电压的一部分，供给负载。

在BUCK电路中，主要包括开关管、电感储能器、二极管和输出滤波电容等组件。

具体的工作原理如下：1.开关管：BUCK电路中的开关管主要是承担对输入电压进行开关控制的作用。

当开关管导通时，输入电压通过开关管传递到输出端，同时电感储能器中的能量得以储存；当开关管断开时，电感储能器释放储存的能量，从而输出电压得以维持。

常用的开关管有MOSFET和IGBT等。

2.电感储能器：电感储能器是BUCK电路中的重要元件，用来储存输入电压传递过来的能量。

当开关管导通时，电感储能器中的电流增加，能量被储存起来；而当开关管断开时，电感储能器中的电流减小，能量被释放出来。

通过电感储能器储存和释放能量的交替过程，实现了对输入电压进行降压的目的。

3.二极管：在BUCK电路中，二极管主要用来保护开关管，防止反向电压对开关管造成损害。

当开关管导通时，二极管不导通，电流流经开关管；而当开关管断开时，二极管导通，释放电感储能器中储存的能量，从而实现对输出电压的稳定输出。

二极管的选择要考虑其反向恢复特性和导通损耗等因素。

4.输出滤波电容：输出滤波电容主要用来对输出电压进行滤波处理，去除波动和噪声，保证输出电压的稳定性和平滑性。

输出滤波电容的容值要根据实际应用需求和输出波形的允许范围来选择，可以通过合适的滤波设计来改善电路的性能。

BUCK_BOOST电路原理分析BUCK-BOOST电路是一种常用的电源变换电路，可以将输入电压转换为更高或更低的输出电压。

它是基于开关电源工作原理的一种变换电路，通过控制开关管的导通和断开，来实现电源电压的变换和稳定输出。

BUCK-BOOST电路的基本原理如下：1.电感的作用：BUCK-BOOST电路中，电感起到存储能量的作用。

当开关管导通时，电感充电，存储电能；当开关管断开时，电感放电，释放电能。

通过电感的存储和释放，可以使得输出电压保持平稳。

2.开关管控制：BUCK-BOOST电路中的开关管通常为MOSFET管或BJT 管。

通过控制开关管的导通和断开，可以控制电感充电和放电的时间。

当开关管导通时，电感充电，输出电压增大；当开关管断开时，电感放电，输出电压降低。

3.反馈控制：BUCK-BOOST电路通常会添加反馈控制回路来实现电压的稳定输出。

在反馈控制回路中，通过采样电路获取输出电压信号，并与参考电压进行比较，得到误差信号。

然后通过控制开关管的导通和断开，来调整输出电压，使得误差信号逐渐趋近于零，实现稳定输出。

4.脉宽调制（PWM）控制：BUCK-BOOST电路通常使用脉宽调制控制方法来实现开关管的控制。

脉宽调制就是根据误差信号改变开关管的导通时间，使得开关管导通时间与断开时间按照一定规律改变，从而实现稳定的输出电压。

5.滤波电容的作用：BUCK-BOOST电路中，通常会添加滤波电容，用于平滑输出电压。

滤波电容能够吸收电感放电过程中的脉动，并保持输出电压的稳定性。

总的来说，BUCK-BOOST电路是通过控制开关管的导通和断开来实现电压的变换和稳定输出的。

通过电感的存储和释放能量、反馈控制回路、脉宽调制控制和滤波电容的作用，可以实现输入电压到输出电压的变换，并保持输出电压的稳定性。

BUCK-BOOST电路在电源设计中具有广泛的应用，可满足不同电压要求的设备需求。

同样，在一个周期进行分析，


Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
3、DCM Mode：关键点原件波形见图六
图六
Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
3、DCM Mode： 由图六可知，电路系统工作在DCM模式下，需要满足两个条件，一、电感充磁开 始以及消磁结束时流经电感的电流为零；二、电感消磁时间小于开关管关断时


→




, T为工作周期，D为占空比： 为Q管导通时间，所以，



①
伏秒积平衡 即
开关管Q1关断时，同理根据KVL定律：
忽略二极管 的正向压降，有




②
①＝② ，可以得出：

Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
1、CCM Mode：关键点原件波形见图四
图四
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Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
1、CCM Mode：
开关管Q1导通时，根据KVL定律：

即

五、BUCK电路仿真验证：
图七
Buck电路原理分析
上述电路中基本参数设置：
驱动波形：V=14V, f=20KHz,D=50%；输入电压：Vin=10Vdc；储能电感：L=80uH 1、BCM模式仿真验证：根据电路系统工作在BCM模式下的条件,进行理论计算，

Buck电路的设计与参数计算一、背景、Buck电路，又名降压变换器、串联开关稳压电源、三端开关型降压稳压器。

其所用外围器件少，成本低，高能效，同时可以做到小型化，因此在计算机，消费产品等需多电源供电的电子系统中有着广泛的应用。

二、Buck电路拓扑结构主要由一个开关管Q1，二极管D1，电感L，输出电容C组成的Buck变换电路，因此可以看出其电路组成结构简单，器件较少，因而成本较低。

如图2-1所示图2-1Buck电路的基本结构三、Buck工作原理下图3-1为Buck电路开关波形，及其传递函数。

图3-1Buck电路的基本开关波形Vin为输入电压，Vout为输出电压，Fsw为Q1开关频率L为电感元件的电感值L，D为开关导通占空比根据电感元件在一个开关周期内的伏秒特性，可以写出Buck电路的传递函数，如图3-2所示图3-2Buck电路的传递函数计算方法四、控制模式如下图所示为Buck电路常见的两种控制模式。

图4-1为电压控制模式，图4-2为电流控制模式。

实际应用中最常见的是电压控制模式图4-1电压控制模式图4-2电流控制模式对于电压控制模式，以及电流控制模式他们有不同的优缺点，以及不同应用场景。

对于这两张控制模式，现做一个简单的比较电压控制模式：1，响应较慢2，由于存在ESR，有二阶响应作用3，补偿较为困难电流控制模式：1，每周期逐波限流2，一阶系统容易补偿3，快速响应4，容易引起次谐波振荡五、电感的计算当Buck电路处于临界工作模式CRM下，电感值的计算如下。

首先我们来开临界工作模式下，Buck电路的主要波形，如图5-1所示图5-1Buck电路工作在临界条件下的波形假定我们要设计一个输入Vin在8~15V，输出Vout为3.3V，额定工作电流Io=3A，工作频率为500KHZ的Buck电路。

在临界条件下，电感值计算公式如下5-2所示图5-2电感临界值的计算。

通过计算可知，工作在临界条件下，电感值为0.85uH。

二、Buck电路工作原理
1、基本工作原理分析 当开关管Q1驱动为高电平时，开关管导通，储能电感L1被充磁，流经电感的电流 线性增加，同时给电容C1充电，给负载R1提供能量。等效电路如图二
图二
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Buck电路原理分析
二、Buck电路工作原理
1、基本工作原理分析
当感开 电关 流管 线Q性1减驱少动，为输低出电电平压时靠，输开出关滤管波关电断容，C储L1放能电电以感及L1减通小过的续电流感二电极流管维放持电，，等电
L m in
Lmax
Io T
2
Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
2、BCM Mode：关键点原件波形见图五
图五
Buck电路原理分析
三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM
2、BCM Mode：
参照图四与图五电感电流的波形，可以得知电感最小电流逐渐减小到零
T
on
V V o
in
T T on
d
同样，在一个周期对电感电流进行分析：
Io
I Lmax T * D
2T
T
d
Buck电路原理分析
四、外为参数对系统工作模式的影响：
图六
Buck电路原理分析
四、外为参数与系统工作模式的关系：
参考图六，在一个周期对电感电流进行分析：
I I I I T
TD
L min
I
L min
TIo TD T
d
V
in
V oTD
2L
0
L V in V oTD
2I o
图六
Buck电路原理分析

BUCK电路工作原理分析
在工作时，BUCK电路通过周期性地开关和关闭开关来实现降压。

当
开关（MOSFET或BJT）处于闭合状态时，电感L会存储能量，同时保持电
流稳定。

此时负载电流通过电感流过，并且电容起到平滑输出电压的作用。

当开关闭合后，电感L短路，造成通过电感的电流急剧上升。

由于其
自感性质，电感L会阻碍电流的急剧变化，并产生一个反向自感电动势。

这个电动势使得电感两端的电压降低，导致开关附近的电压下降。

随后，开关断开，使电感L开始工作。

自感电动势的作用下，电感L
试图保持电流不变，并使电流通过负载电阻RL。

负载电流通过负载电阻RL，同时也通过电容C来平滑电压，这样就实现了稳定的输出电压。

BUCK电路的输出电压可以通过调节开关的占空比来控制。

占空比是
开关打开时间和一个开关周期时间之间的比例。

当占空比增加时，开关会
更长时间地打开，导致电感L存储更多的能量，进而增加输出电压。

相反，当占空比减小时，输出电压随之降低。

需要注意的是，BUCK电路的能量转换过程并不是100%有效的。

部分
能量会以热量的形式损失在开关和电感元件中，所以BUCK电路的效率并
不会达到100%。

因此，在实际应用中需要考虑能量损失和热量管理问题，以确保电路的正常运行。

总结起来，BUCK电路通过周期性的开关和断开来实现降压，通过自
感电压变化来稳定输出电压。

通过调节开关的占空比，可以灵活地控制输
出电压。

然而，电路效率受到能量损失的影响，因此在设计中需要综合考
虑电路的效率和热量管理问题。

BUCK电路设计BUCK电路设计是一种降压直流-直流（DC-DC）转换电路，被广泛应用于电子设备中。

其原理是通过控制功率晶体管的导通时间，将高电压输入转换为较低电压输出。

本文将以一种原创的BUCK电路设计为例，详细介绍其工作原理、设计步骤和关键参数。

一、工作原理：BUCK电路利用了电感元件的性质来实现电压降低，通过周期性的开关来控制电感上的电流。

当功率晶体管导通时，电感储存能量，并将电流传递到负载上；当功率晶体管关断时，电感释放储存的能量，维持电流并维持负载的电压。

二、设计步骤：1.确定输入和输出电压：根据实际应用需求，确定BUCK电路的输入电压和输出电压。

输入电压通常较高，仅能提供相对稳定的直流电源；输出电压通常较低，为电子设备正常工作所需的电压。

2.估算输出电流：根据负载特性和功率需求，估算出所需的输出电流。

输出电流大小决定了电感元件和功率晶体管的选型，以保证电路正常运行。

3.计算电感元件的值：根据输出电流的大小，选择适当的电感元件。

电感元件的值决定了电感的储能能力，传导电流的能力和电路的效率。

根据工作频率和输出电流，可以使用下列公式计算电感值：L = (V_in - V_out) * (1 - D) / (f * ΔI_L)其中，L为电感值，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为占空比，f为开关频率，ΔI_L为电感电流的变化幅度。

4.计算输出电容的值：为了减少输出的纹波电压并提供稳定的电压，需要加入适当的输出电容。

根据输出电流变化的速率和滤波要求，可以使用下列公式计算输出电容的值：C = ΔI_out / (f * ΔV_out)其中，C为输出电容的值，ΔI_out为输出电流的变化幅度，ΔV_out为输出电压的变化幅度。

5.设计反馈网络：为了确保输出电压的稳定性，需要设计一个反馈网络来控制占空比。

一般使用电压反馈方式，通过比较输出电压和参考电压，来控制功率晶体管的导通时间和关断时间，以调节输出电压。

BUCKBOOST电路原理分析其原理如下：1.工作原理：当输入电压 Vin 施加到电路中时，开关器件通断周期性地将输入电压施加到能量存储元件上。

当开关器件处于闭合状态时，输入电压 Vin施加到能量存储元件上，储存了一部分能量。

当开关器件处于断开状态时，能量存储元件释放储存的能量，将其转移到输出负载上。

2.降压模式：在降压模式下，输入电压 Vin 大于输出电压 Vout。

当开关器件处于闭合状态时，输入电压 Vi 施加到能量存储元件上，电感储存了一部分能量。

当开关器件处于断开状态时，能量存储元件（电感）释放储存的能量，此时输出电压 Vout 较低。

3.升压模式：在升压模式下，输入电压 Vin 小于输出电压 Vout。

当开关器件处于闭合状态时，能量存储元件（电感）施加输入电压 Vin，将其储存。

当开关器件处于断开状态时，能量存储元件释放储存的能量，此时输出电压Vout 较高。

4.控制电路：控制电路通过检测输出电压 Vout 的大小，控制开关器件的通断状态，以维持所需的输出电压。

当输出电压低于设定值时，控制电路使开关器件闭合，输入电压通过能量存储元件传递给输出负载。

当输出电压高于设定值时，控制电路使开关器件断开，能量存储元件释放储存的能量给输出负载供电。

5.优点：-宽范围的输入电压调整能力，适用于多种应用。

-输出电压可高于或低于输入电压，提供更大的灵活性。

- 由于能量存储元件的存在，Buck Boost电路具有较好的噪声抑制能力。

6.应用领域：-电池供电系统，如电动汽车、无人机等。

-通信设备，如无线基站、卫星通信设备等。

-太阳能电池和风能发电系统。

-各种LED照明应用。

总之，BUCKBOOST电路通过开关器件和能量存储元件的配合，实现对输入电压的降压或升压，可以在宽范围的输入电压下调整输出电压，并具有良好的噪声抑制能力。

这种电路结构在很多领域中发挥着重要的作用。

buck电路计算Buck电路是一种常见的降压转换电路，可以将高电压的直流输入电压转换为低电压的输出电压，常用于电子设备中。

在本文中，将会详细介绍Buck电路的工作原理和计算方法。

一、Buck电路的工作原理Buck电路的工作原理如下：1.当开关管导通时，电感器储存了输入电流的能量；2.当开关管断开时，电感器释放储存的能量，形成一个电感器电流，通过滤波电容变成输出电压。

通过改变开关管的导通时间和断开时间，可以控制输出电压的大小。

当开关管导通时间占比较长时，输出电压较低；当开关管导通时间占比较短时，输出电压较高。

二、Buck电路参数的计算在设计Buck电路时，需要计算一些关键参数，包括开关频率、电感器电流、滤波电容和电感器值。

下面将逐一介绍这些参数的计算方法。

1.开关频率：开关频率是指开关管的导通和断开频率，常用的开关频率为几十千赫兹到几百千赫兹。

开关频率的选择需要考虑到输出电压的稳定性和开关管的损耗。

一般来说，开关频率越高，输出电压越稳定，但开关管的损耗也会增加。

开关频率的计算比较复杂，需要综合考虑多个因素，包括输入电压范围、输出电压范围、开关管的导通和断开时间等。

2.电感器电流：电感器电流是指在开关管导通期间电感器中流过的电流。

可以通过下面的公式计算电感器电流：I_L = (V_in - V_out) * D / (L * f)其中，I_L为电感器电流，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为开关管的导通占空比，L为电感器的电感值，f为开关频率。

3.滤波电容：滤波电容用于将电感器中的矩形电流波形变为稳定的直流输出电压。

滤波电容的大小一般通过下面的公式计算：C=(I_L*D*(1-D))/(f*V_r)其中，C为滤波电容，I_L为电感器电流，D为开关管的导通占空比，f为开关频率，V_r为允许的输出电压波动范围。

4.电感器值：电感器的值可以通过下面的公式计算：L = ((V_in - V_out) * D) / (f * I_L)其中，L为电感器的电感值，V_in为输入电压，V_out为输出电压，D为开关管的导通占空比，f为开关频率，I_L为电感器电流。

buck电路基本原理与计算
Buck电路是一种非隔离型的降压转换器，用于将输入电压降
低到输出电压。

它由一个功率开关、一个能量储存元件（电感或电容）、一个输出滤波元件和一个控制电路组成。

Buck电路基本原理：当功率开关关闭时，电感储能，同时根
据Kirchhoff电流定律，电流在电感中保持稳定。

当功率开关
打开时，电感释放储存的能量，驱动输出负载工作，同时根据Kirchhoff电压定律，电压在负载中保持稳定。

通过不断重复
这个开关周期，在输入电压和输出电压之间建立合适的电压差，实现电压降低的目的。

Buck电路计算方法：根据电路原理，可以采用以下计算方法：
1. 根据输出电压和输出电流的需求，确定输出功率。

2. 根据输入电压和输出电压的范围，确定电路的转换比，即D （占空比）=输出电压/输入电压。

D的值一般小于1。

3. 根据功率的转换效率（通常在85～95%之间），计算出输
入功率，即输入功率=输出功率/转换效率。

4. 根据输入电压和输入功率，计算出输入电流，即输入电流=
输入功率/输入电压。

5. 根据电路的输出滤波元件和负载的特性，确定电感或电容元件的额定值和参数。

需要注意的是，Buck电路的设计还需要考虑输入电压和输出
电流的波动、开关频率、功率开关器件的特性等因素，以确保电路的稳定性和可靠性。

BUCK 电路案例分析图文说明BUCK 电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值U o 总是小于输入电压U d 。

一、BUCK 电路工作原理Q1导通期间（t on ）：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D 反偏。

等效电路如图5.7(b)所示 ；Q1关断期间（t off ）：电力开关器件断开，电感释能，二极管D 导通续流。

等效电路如5.7 (c)所示；由波形图5.7 (b)可以计算出输出电压的平均值为：)0(1)(100⎰⎰⎰⋅+⋅==SononST tt d ST Sdt dt u T dt t u T U则：d dS onDU U T t U ==0，D 为占空比。

忽略器件功率损耗，即输入输出电流关系为：d d O d O I DI U U I 1==。

图4.6 BUCK电路工作过程二、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。

图4.7电感电流波形图电感中的电流i L是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。

1.电感电流i L连续模式：⑴在t on 期间:电感上的电压为dtdi Lu LL = 由于电感L 和电容C 无损耗，因此i L 从I 1线性增长至I 2，上式可以写成onLon O d t I L t I I LU U ∆=-=-12Od L on U U LI t -∆=)(式中△I L =I 2－I 1为电感上电流的变化量，U O 为输出电压的平均值。

⑵在t off 期间:假设电感中的电流i L 从I 2线性下降到I 1，则有offLO t I LU ∆=则，OLoff U I Lt ∆=可求出开关周期ＴS 为）(1O d O dL off on S U U U LU I t t fT -∆=+==fLD D U fLU U U U I d d O d O L )1()(-=-=∆上式中△I L 为流过电感电流的峰－峰值，最大为I 2，最小为I 1。

Buck电路原理1. 引言Buck电路是一种常见的降压转换器，广泛应用于电子设备和电源系统中。

本文将介绍Buck电路的工作原理、主要组成部分以及性能指标，帮助读者深入了解和应用这种电路。

2. Buck电路工作原理Buck电路是一种降压转换器，通过控制开关管的导通时间来降低输入电压，并在输出端获得所需的较低电压。

其工作原理如下：1.当开关管导通时，电感储能的电流增加，储能于电感中。

2.当开关管关闭时，电感储能的电流减小，电感释放储能，产生电感反电动势，使输出电压增加。

3.控制开关管导通和关闭的占空比决定了输出电压的大小。

3. Buck电路组成部分3.1 输入电源Buck电路的输入电源可以是直流电源或交流电源。

在直流电源情况下，输入电压稳定，常用于稳压降压电源。

在交流电源情况下，需要通过整流电路将交流电压转换为直流电压，然后输入至Buck电路。

3.2 开关管开关管是Buck电路的核心部分，用于控制输入电压的导通和断开。

常见的开关管有晶体管和MOSFET。

在导通状态下，开关管将电压传递至电感储能；在断开状态下，开关管将电感的储能释放到输出电路。

3.3 电感电感是Buck电路中重要的能量储存器，通过储存能量实现电压转换。

电感的选择和参数设计取决于输入电压范围、输出电流需求和工作频率等因素。

3.4 输出电路输出电路用于连接负载，并向负载提供所需的降压稳定电压。

输出电路通常包括输出电容和负载。

3.5 控制电路控制电路用于控制开关管的导通和断开，以实现稳定的降压转换功能。

常见的控制方式有脉宽调制（PWM）和电压模式控制（VMC）。

4. Buck电路性能指标4.1 转换效率转换效率是衡量Buck电路性能的重要指标，定义为输出功率和输入功率之比。

高转换效率意味着更少的能量损耗，能够提供更为稳定和高效的电源。

4.2 输出纹波输出纹波是输出电压在稳定状态下的波动情况。

输出纹波越小，表示电路的稳定性越好，能够提供更为纯净的电源。

Vo = D Vin 其中: D = Ton/ T 无视功率损耗: Vin Iin = Vo Io Iin = IL = Io/D
3.两种工作模式
依据电感上电流是否连续可将其工作分为CCM和DCM。
CCM连续电流模式
在重负载电流时 IAVE > ½ IRipple 电感的电流总是由正方向流淌 电流不会降到0 PWM把握,恒定开关频率原理
开关管导通,电感谢磁,电流线性上升
LdiL dt
Vin
Vo
Ipk(VinLVSfo)D
开关管关断,电感去磁, 电流线性
下降
L diL dt
Vo
Vo = D Vin
Ipk
Vo(1D) LfS
伏秒值平衡: Vt =恒定 toff: 去磁
ton: 激磁 B
Vo toff = (Vin – Vo) ton
输出负载电流下降 从CCM-DCM
CCM CCM有最小输出负载电流要求
DCM
DCM不连续电流模式
在轻负载电流时
IAVE < ½ IRipple 电感的电流(能量)完全放电到0,
在电流降到0时刻，二极管自 然关断,阻挡电感电流的反向 流淌，输出由电容供给,纹波 大. 开关频率及输出电压和负载电 流相关
BUCK电路根本原理及工作方 式分析
1.BUCK电路根本拓扑
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(Pulse width modulation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。