buck电路拓扑及其工作原理

buck电路拓扑及其工作原理1. 引言在现代电子设备中，为了提供稳定的电源供应，经常需要使用直流电源转换电路。

Buck电路是一种常用的直流电源转换电路，可将高电压降低为所需的低电压。

本文将介绍Buck电路的拓扑结构以及其工作原理。

2. Buck电路基本结构Buck电路采用开关元件控制电能的传递，由以下几个基本组成部分构成：2.1 输入电源输入电源为Buck电路提供能量，可以是直流电源或者交流电源连接的整流电路。

2.2 开关元件Buck电路中常用的开关元件有MOSFET和二极管。

其中，MOSFET可将电能从输入侧传递到输出侧，而二极管则起到反向导电的作用。

2.3 能量储存元件能量储存元件用于储存和传输能量，常用的元件包括电感和输出电容。

电感在Buck电路中起到储能的作用，而输出电容则用于平滑输出电压。

2.4 控制电路控制电路用于监测输出电压，并根据需要调节开关元件的导通时间以控制输出电压的稳定性。

3. Buck电路工作原理Buck电路的工作原理可以分为两种工作状态：导通状态和截止状态。

下面将详细介绍这两种状态下的工作原理。

3.1 导通状态在导通状态下，MOSFET导通，电流从输入电源经过电感流向输出电容和负载。

此时，电感储存能量，输出电流为正。

3.2 截止状态在截止状态下，MOSFET截止导通，电流无法通过，此时，电感释放储存的能量，输出电流为零。

二极管反向导电，维持输出电路的稳定。

3.3 工作周期Buck电路在导通状态和截止状态之间不断切换，形成工作周期。

每个工作周期可分为导通时间和截止时间。

4. Buck电路工作原理的优势及应用Buck电路具有以下优势：4.1 高效性Buck电路采用开关控制，通过调节开关元件的导通时间，可以实现高效能量转换。

4.2 可变输出通过控制电路调节开关元件的导通时间，可以实现不同的输出电压。

4.3 稳定性控制电路监测输出电压，可以及时调整开关元件的导通时间，保持输出电压的稳定性。

Buck工作原理分析，连续模式，断续模式Part01：Buck电路工作原理：图1-1 Buck电路拓扑结构Buck电路的拓扑结构如图1-1所示：（1） input接输入电源，既直流电动势；（2） IGBT1为开关管，可以选择以全控型开关管为主，对于高频状态多使用MOSFET,对于高电压状态，多采用IGBT（MOSFET或者IGBT由Buck电路具体工作情况决定）。

Buck变换器又称降压变换器，通过控制input侧直流电动势的供电与断电实现输出测的降压。

开关管的控制方式根据控制信号的不同主要又分为以下三种方式：a) 脉冲调制型：保持开关周期T不变，调节开关导通时刻ton，（PWM: Pulse Width Modulation）最常用，最容易实现b) 频率调制（调频型）：保持开关导通时间ton不变，改变开关周期T.c) 混合调制：同时改变ton和T，使得占空比ton/T发生改变。

（3）电感储能，Buck电路中电感起到储能的作用，当开关管导通后，电源向电感充电；当开关管关闭后，电感经过二极管续流。

通常电感中电流是否连续取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。

（4）二极管为续流二极管，当开关管关断以后，为电感的能量提供续流通道。

（5）输出负载侧接负载，一般先经过电容滤波然后再接负载。

Part02：工作工程分析分析方法1：常规角度分析（时域分析）本次设计中，以MOSFET为例分析Buck电路的工作工程。

Buck 电路根据电感电流IL的连续与断续存在连续导通工作状态和非连续导通工作状态。

（1） CCM模式下：（Continuous Conduction Mode）连续工作模式当开关管导通时,等效电路如图2-2所示：图2-1 开关管导通时，等效电路图由图2-1所示，输入电源Vin向整个电路供电，电感电流增加，一开始，流过电感的电流小于负载电流IL，此时负载电流由电感和电容共同提供。

当电流逐渐增加到大于输出的平均电流的时候，电感电流为负载和电容提供能量。

开关电源中常见变换器主电路拓扑1.1 Buck变换器Buck变换器又称降压变换器，Buck型电路拓扑由有源开关(功率MOSFET)、续流二极管D(或由同步整流开关代替)、储能电感L、滤波电容C组成。

其电路如图1-1所示。

电感和输出电容组成一个低通滤波器，滤波后电压以很小的纹波呈现在输出端。

图1-1 Buck变换器拓扑结构1.2 Boost变换器Boost变器又称升压变换器，其电路如图1-2所示。

改变降压变换器中元件的位置就可把它变成升压变换器。

在升压变换器中，开关管导通时在电感中有斜波电流流过。

当开关管断开时，电感中的电流必须保持流动，电感上的电压改变极性，使二极管正向偏置，并释放能量到输出端和输出电容器。

图1-2 Boost变换器拓扑结构1.3 反激变换器反激变换器又称Flyback式变换器，其电路如图1-3所示。

由于反激变换器的电路拓扑结构简单，能提供多组直流输出和升降范围宽，因此广泛应用于中小功率变换场合。

其结构相当于在Boost变换器中，用一个变压器代替升压电感，即构成了反激式变换器。

图1-3 反激电路原理图V1213T111423131211109867451516R12C1R14VZ112R11C5C6VZ212R9R1C10R18R13C8VD312R15VD112R7C3N1MC33262VFB1Comp2Multi3CS 4Z c d5G N D6Dri 7Vcc 8R10R19VD212C7R6VCC Vpfc,inVpfc,out 当开关晶体管VS 被驱动脉冲激励而导通时，Vin 加在开关变压器T 的初级绕组L1上，此时次级绕组L2的极性使VD 处于反偏而截止，因此L2上没有电流流过，此时电感能量储存在L1中，当VS 截止时，L2上电压极性颠倒使VD 处于正偏，L2上有电流流过，在VS 导通期间储存在L1中的能量此时通过VD 向负载释放。

反激式变换器工作波形见图 1-4。

图1-4 反激式变换器工作波形2.PFC 电路PFC 的英文全称为Power Factor Correction ，意思是功率因数校正。

boost和buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作
原理
Boost和Buck两种开关电源的基本电路拓扑和工作原理如下：
1. Boost拓扑电路：Boost电路是一个升压电路。

当开关管导通时，输入电压Vi对电感Ls充电，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→开关管Q。

当开关管关断时，输入的能量和电感能量一起向输出提供能量，形成的回路是：输入Vi→电感Ls→二极管D→电容C→负载RL。

此时负载的供电电源相当于Vi加上电感的感应电动势，从而实现升压。

2. Buck拓扑电路：Buck电路是一个降压电路。

当开关闭合时，续流二极管D是截止的，由于输入电压Vi与储能电感Ls接通，因此输入-输出压差（Vi-Vo）就加在Ls上，使通过Ls上的电流线性地增加。

在此阶段，除向负载供电外，还有一部分电能储存在电感Ls和电容Cr中。

当开关断开时，在电感Ls上产生反向电动势，使二极管D从截止变成导通。

如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或者查阅相关技术手册。

开关电源拓扑结构分析（图文）一．非隔离型开关变换器（一）．降压变换器Buck电路：降压斩波器，入出极性相同。

由于稳态时，电感充放电伏秒积相等，因此：Ui-Uo）*ton=Uo*toff，Ui*ton-Uo*ton=Uo*toff,Ui*ton=Uo(ton+toff),Uo/Ui=ton/(ton+toff)=Δ即，输入输出电压关系为：Uo/Ui=Δ(占空比)图1：Buck电路拓补结构在开关管S通时，输入电源通过L平波和C滤波后向负载端提供电流；当S关断后，L通过二极管续流，保持负载电流连续。

输出电压因为占空比作用，不会超过输入电源电压。

（二）．升压变换器Boost电路：升压斩波器，入出极性相同。

利用同样的方法，根据稳态时电感L的充放电伏秒积相等的原理，可以推导出电压关系：Uo/Ui=1/（1-Δ）图2：Boost电路拓补结构这个电路的开关管和负载构成并联。

在S通时，电流通过L平波，电源对L充电。

当S断时，L向负载及电源放电，输出电压将是输入电压Ui+U L，因而有升压作用。

（三）．逆向变换器Buck-Boost电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电感传输。

电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）图3：Buck-Boost电路拓补结构S通时，输入电源仅对电感充电，当S断时，再通过电感对负载放电来实现电源传输。

所以，这里的L是用于传输能量的器件。

（四）．丘克变换器Cuk电路：升/降压斩波器，入出极性相反，电容传输。

电压关系：Uo/Ui=-Δ/（1-Δ）。

图4：Cuk变换器电路拓补结构当开关S闭合时，Ui对L1充电。

当S断开时，Ui+EL1通过VD对C1进行充电。

再当S闭合时，VD关断，C1通过L2、C2滤波对负载放电，L1继续充电。

这里的C1用于传递能量，而且输出极性和输入相反。

二．隔离型开关变换器1．推挽型变换器下面是推挽型变换器的电路。

图5：推挽型变换电路S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。

简单介绍开关电源拓扑结构---Buck电路
Buck电路也称之为降压(step-down)变换器，Buck电路属于最简单的开关电源拓扑结构，它的等效电路模型入下图所示：
它由开关管（有些图画成一个开关），二极管，电感，电容构成了。

控制回路一般采用PWM(脉冲宽度调制)芯片控制占空比决定开关管的通断。

Buck电路的功能是把直流电压Vin转换成直流电压Vout，实现降压目的。

1、电路中主要器件Q，我们称呼为开关管，一般实现采用了IGBT或者MOS管，主要功能是实现电路的通断；
2、电路中主要器件D，我们称呼为续流二极管，主要功能是实现了开关管在关断的时候储能电感上的电量能完成一个回路输出，另外一个功能是保护开关管，因为储能电感在开关管由导通到关断的时候会产生很高的电势；
3、电路中主要器件C，我们称呼为输出滤波电容，主要功能当然就是滤除输出电压所带的杂波。

4、电路中主要器件L，我们称呼为储能电感，在开关管导通的时候，Vin给负载供电，由于自感的原因，L是左正右负，电能转换为磁能储存起来；在开关管断开的时候，电感L是左负右正，磁能转换成电能给负载供电。

Buck电路有三种工作模式，分别是CCM（连续模式），BCM （临界模式），DCM（断续模式）
1、连续模式
2、临界模式
3、断续模式。

buck拓扑结构工作原理Buck拓扑结构工作原理1. 引言Buck拓扑结构是一种常见的DC-DC（直流-直流）转换器拓扑结构，被广泛应用于电源管理系统中。

其工作原理基于能量的存储和转移，通过控制开关管的开关状态来调整输出电压。

2. Buck拓扑结构概述Buck拓扑结构由输入电源、开关管（开关元件）、电感、电容和负载组成。

其基本原理是在一定的开关频率下，通过调节开关管的导通和截止时间来控制输出电压的稳定性。

3. 工作原理详解当开关管导通时，输入电源的电流通过电感流向负载和电容。

此时，电容储存一部分能量，电感储存另一部分能量，并向负载提供电能。

当开关管截止时，电流路径被切断，电感的磁场会导致电流继续流向负载，从而保持输出电压的稳定性。

4. 工作原理的数学描述当开关管导通时，输入电压通过电感和电容储存能量，此时电感电流增加。

根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，可以得到以下公式描述开关导通时的电压和电流关系。

V_in = L(di/dt) + V_out其中，V_in为输入电压，L为电感的感值，di/dt为电流变化率，V_out为输出电压。

当开关管截止时，电感的磁场储存的能量被释放，此时电感电流减小。

同样可以根据基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律，得到以下公式描述开关截止时的电压和电流关系。

V_out = -L(di/dt)其中，V_out为输出电压，L为电感的感值，di/dt为电流变化率。

通过控制开关管的导通和截止时间，可以调节电感电流的变化率，从而实现对输出电压的精确控制。

5. Buck拓扑结构的优势Buck拓扑结构具有以下优势：- 高效性：通过能量的转移和存储，减小了能量损耗，提高了能量利用效率。

- 稳定性：通过控制开关管的导通和截止时间，可以实现对输出电压的精确控制，从而保持输出电压的稳定性。

- 简单性：Buck拓扑结构由少量的元件组成，结构简单，容易实现。

6. Buck拓扑结构的应用领域Buck拓扑结构广泛应用于电源管理系统中，如：- 电池充电器- 汽车电子系统- 可穿戴设备- 通信设备7. 结论Buck拓扑结构是一种常见的DC-DC转换器拓扑结构，通过能量的存储和转移来实现对输出电压的精确控制。

buck拓扑结构工作原理Buck拓扑结构工作原理一、引言Buck拓扑结构是一种常见的直流-直流（DC-DC）转换器拓扑结构，广泛应用于电源管理系统中。

它通过将输入电压转换为稳定的输出电压，以满足电子设备对电源的要求。

本文将从Buck拓扑结构的原理入手，详细介绍其工作过程和应用。

二、Buck拓扑结构概述Buck拓扑结构由开关管、电感、电容和二极管组成。

其基本工作原理是通过开关管的周期性开关操作，控制电感和电容的充放电过程，从而实现输入电压的降压转换。

Buck拓扑结构具有高效率、稳定性好等优点，因此被广泛应用于电源管理领域。

三、Buck拓扑结构工作过程1. 开关管导通状态：当开关管导通时，电感储存能量，并将电流传输到负载和电容上。

此时，输入电压通过电感和负载之间的电流流过，负载得到稳定的输出电压。

2. 开关管截止状态：当开关管截止时，电感中储存的能量会被释放，同时二极管导通，将电感中的电流传输到负载和电容上。

此时，负载仍然可以得到稳定的输出电压。

四、Buck拓扑结构工作原理1. 电压降压：Buck拓扑结构通过开关管的周期性开关操作，将输入电压降低到所需的输出电压。

开关管导通时，输入电压通过电感和负载之间的电流流过，负载得到稳定的输出电压；而开关管截止时，电感中的能量会被释放，通过二极管传输到负载和电容上，从而维持输出电压的稳定性。

2. 脉宽调制：Buck拓扑结构中，通过调节开关管的导通时间和截止时间，可以实现不同输出电压的调节。

通常采用脉宽调制（PWM）技术，即通过改变开关管导通和截止的时间比例，来控制输出电压的大小。

当需要增大输出电压时，延长导通时间；当需要减小输出电压时，延长截止时间。

3. 控制电路：为了实现输出电压的稳定性，Buck拓扑结构通常会配备反馈控制电路。

该控制电路会根据输出电压的变化情况，自动调节开关管的导通和截止时间，以保持输出电压恒定。

常见的控制方式有电流模式控制和电压模式控制，可以根据具体应用需求进行选择。

Buck电路中的工作模式和拓扑问题课程介绍Buck电路的三种不同工作模式分为1、CCM (ContinuousConduction Mode),连续导通模式2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非连续导通模式3、BCM（Boundary Conduction Mode），边界或边界线导通模式本章节就来具体讲解这些工作模式和拓扑问题。

专栏课程学习获得：1. 通过举例讲解开关电源工作的方式.开关电源的工作原理.2. 通过举例开关电源工作方式与线性电源工作方式的区别.3. 分析和讲解为什么线性电源的效率比较低,开关电源的效率比较高?4. 讲解开关电源是如何实现能量转移的?以及如何实现稳定电压输出?如何进行调节的?为什么说输入电压的变化以及负载的变化会影响调节?为什么会有纹波的产生?为什么说速度响应是衡量开关电源的重要指标?5. 详细分析开关损耗是如何产生的?如何控制温升?温升对系统有哪些危害?6. 开关电源体积与频率的关系?以及开关电源的效率问题。

7. 开关器件的如何选择?详细分析MOSFET,IGBT,三极管各自的有点和缺点。

8. 详细推导开关电源的BUCK电路拓扑的过程。

9．引入重要模拟电路中重要器件：电感。

10. 详细讲解电感电压的的形成和公式计算，电感电压受什么参数影响？如何改变电感两端电压？11. 详细讲解电感电压的与电感中电流大小以及电流变化率的相互关系。

为什么说电感电流大小连续而电流变化率是不连续的？12. 详细讲解电感中的电流波形的三种模式。

13. 为什么说电感电流在通电和关断后会发生变化？它的内在根本原因又是什么？14. 如何实现电感的能量守恒？为什么说只有电感电流达到稳定状态才能为我们使用？电感电流的变化如何实现可控？15. BUCK电路中专有名词的解释，了解关键参数对设计的影响。

16. 详细讲解占空比公式的推导。

17. 详细讲解电感参数计算公式的推导过程。

同步buck电路拓扑
同步buck电路拓扑是一种高效的DC-DC转换器，广泛应用于电
子设备中。

该拓扑结构通过与普通buck电路相比添加同步开关，实
现了更高的转换效率和更低的电磁干扰。

同步buck电路的拓扑结构包括一个开关管、一个同步开关管、
一个电感、一个输出电容和一些辅助电子元件。

当主开关管导通时，电感储存电能；当主开关管断开时，同步开关管导通，将电感储存的能量传递到输出电容中，输出电压稳定。

同时，同步开关管的导通可以抑制电磁干扰，提高转换效率。

同步buck电路的拓扑结构简单，但设计需要注意一些问题。

例如，在选择同步开关管时需要考虑其导通损耗和反向恢复电压等参数；在调整电感和输出电容时需要平衡转换效率和输出纹波。

总之，同步buck电路拓扑结构的优势在于高效率和低电磁干扰，但在设计和实现时需要注意一些技术问题。

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