BUCK 变换器轻载时三种工作模式原理及应用

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。

buck-boost变换器工作原理
Buck-boost变换器是一种电力转换装置，它可以将直流电压转换为不同的电压水平，从而实现电源的调整和控制。

它工作的原理基于开关电源的工作原理和能量储存原理。

Buck-boost变换器的基本结构包括开关管、电感、电容和控制电路。

工作原理如下：
1. 当输入电压高于输出电压时，开关管K1关闭，开关管K2打开。

此时，电感L和电容C组成的LC滤波回路开始储存能量。

电感L的磁场储存了电流的能量，电容C储存了电压的能量。

2. 在上述状态下，当开关管K1关闭时，由于电感的特性，电流不会突变。

电感L会释放储存的能量，电流会从电感流向负载。

3. 当电感释放能量时，负载上的电压会高于输入电压。

这样就实现了电压升高的功能。

4. 当输入电压低于输出电压时，开关管K1打开，开关管K2关闭。

此时，电容C充满了能量，而电感L则储存能量。

5. 在上述状态下，当开关管K1打开时，电感的磁场会继续储存能量。

电感释放能量，电流从电感流向负载。

6. 当电感释放能量时，负载上的电压会低于输入电压。

这样就实现了电压降低的功能。

通过不断地开关开关管K1和K2，Buck-boost变换器可以实现输入电压到输出电压的转换。

控制电路会根据输出电压的变化来控制开关管的状态，以实现稳定的输出电压。

总结起来，Buck-boost变换器通过周期性地储存和释放能量来实现对输入电压的调节，从而实现对输出电压的升高或降低。

这种转换过程是通过改变开关管的状态来控制的，通过控制电路实现对输出电压的稳定性控制。

BUCK变换器轻载时三种工作模式原理及应用Adlsong道BUCK 变换器轻载时三种工作模式原理及应用 Adlsong摘要:降压型 Buck 变换器在轻载有三种工作模式:突发模式、跳脉摘要:冲模式和强迫连续模式。

文中详细的阐述了这三种模式的工作原理，同时介绍了这三种模式的优点及缺点。

通过滞洄比较器监控输出电压的突发模式开关管工作的时间短，效率高，纹波最大。

强迫连续模式电感的电流双向流动，效率最低，纹波最小。

跳脉冲模式工作 DCM模式并跳去一些脉冲，效率和纹波介于上述两种模式之间。

同时本文给出 3.3V 到2.5V 的Buck 变换器电感输入电容和输出电容的计算和选取方法。

关键词:突发模式跳脉冲模式强迫连续模式轻载关键词:Abstract: Buck conveter has three modes at lightoutput load: burst modepulse skip mode and force continuous mode. The principles of threemodes are discussed in detail in this paper. The advantages anddisadvantages of three modes are presented and also compared at thesame time. The longest off time duration highest efficiency and highestouput ripple voltage are featured for burst modedetecting output votagevia hysteresis comparator. The least efficiency and least ouputripplevoltage is featured for force continuous mode with positive and negativecurrent through the inductor. The efficiency and ouput ripple voltage ofpulse skip mode with skipping some swithching pulse is between that oftwo modes above. The methods to calculate the inductance inputcapitance and output capitance for the Buck converter from 3.3V to 2.5Vare given in the end.Key Words: Burst Mode Pulse Skip Mode Force Continuous ModeLight Output Load目前高频高效的 Buck 变换器的应用越来越广泛。

BUCK变换器轻载时三种工作模式原理及应用BUCK 变换器是一种常见的 DC-DC 变换器，用于将一个较高电压的直流输入 voltage 输入转换成一个较低电压的直流输出 voltage 输出。

在轻载条件下，Buck 变换器可以采用三种不同的工作模式，即连续导通模式（Continuous Conduction Mode，简称 CCM）、脉冲调制模式（Pulse Width Modulation，简称 PWM）以及脉冲频率调制模式（Frequency Modulation，简称 FM）。

下面将详细介绍这三种工作模式的原理及应用。

1.连续导通模式（CCM）：在连续导通模式下，Buck 变换器的开关管（开关管处于导通状态）一直处于导通状态，当负载电流小于或等于开关管的平均电流时，该模式适用。

在这种模式下，输出电压是由输出电感上的电流波形形状决定的。

当负载电流较小时，电感上的电流波形会连续地流过开关管，在每个开关周期开始时，电感电流从零电流重新开始增加，然后继续增加直到达到峰值电流，随后开始减小，最后回到零电流。

因此，在连续导通模式下，开关管的在每个开关周期中被连续地开启和关闭。

在应用方面，连续导通模式的Buck 变换器常用于对输出电压精确度要求较高的场合，例如高性能的电子设备、精密仪器等。

2.脉冲调制模式（PWM）：脉冲调制模式是一种开关时间控制模式，适用于轻载和中载条件。

在脉冲调制模式下，开关管的导通时间由控制电路根据负载和输入条件来决定。

随着输出电压的变化，控制电路会调整导通时间，以使输出电压保持在所需的目标值。

在每个开关周期内，开关管的导通时间和断开时间是固定的。

在应用方面，脉冲调制模式的Buck 变换器广泛用于电力转换系统、汽车电子设备等领域。

3.脉冲频率调制模式（FM）：脉冲频率调制模式是一种工作频率控制模式，在负载变化较大的情况下，能保持稳定的输出电压。

这种模式下，开关管的导通时间保持不变，而开关频率会根据负载需求进行调整。

buck 变换器工作模式是什么
buck 变换器轻载时有三种工作模式：跳脉冲模式、突发工作模式、强迫连续模式。

下文将对这三种工作模式进行详细介绍。

1、跳脉冲模式
对于恒定频率的常规Buck 控制器，通常其电感电流iL 工作于连续电流模式（CCM），电感的平均电流IL 即为输出的负载电流iload。

当iload 降低时，IL 也将降低；当iload 降低到一定值时，变换器进入临界电流模式。

此时，若iload 进一步降低，iL 回到零后，开关周期还没有结束，在iL=0 处保持一段时间后，开关周期才结束，进入下一个开关周期，此时变换器为完全的非连续电流模式（DCM）。

变换器进入DCM 模式后，若iload 仍然进一步降低，此时为了维持输出电压的调节，高端开关管的开通时间将减小，直到达到控制器的最小导通时间tonmin，当达到tonmin 后，若iload 仍然在降低，控制器就必须屏蔽掉即跳掉一些开关脉冲，以维持输出电压的调节。

这种控制方法即为跳脉冲模式。

跳脉冲模式可在最宽的输入电流范围内提供恒定频率的不连续电流操作，防止iL 反向。

由于控制器允许调节器跳掉一些不需要的脉冲，相比于连续模式操作，提高了轻载的效率，但其轻载的工作效率比突发模式的低，其轻载的输出纹波。

buck工作原理
Buck工作原理
在电子学领域，buck转换器是一种常用的直流-直流转换器，用于将一个电源电压转换为另一个较低的电压。

它的工作原理基于电感和开关器件的协同作用，通过周期性地打开和关闭开关器件来控制电压的输出。

让我们来了解一下buck转换器的基本组成部分。

它通常包括一个开关器件（如MOSFET）、一个电感、一个输出电容和一个控制电路。

当输入电压施加在电路上时，控制电路会监测输出电压，并根据需要控制开关器件的导通和截止，以维持稳定的输出电压。

具体来说，当开关器件导通时，电压源的能量会储存在电感中，同时输出电容会释放能量供给负载。

随后，当开关器件截止时，电感中储存的能量会继续流向负载，从而维持输出电压的稳定。

这种周期性的开关操作使得buck转换器能够有效地实现电压转换。

在实际应用中，控制电路起着至关重要的作用。

它可以根据负载的变化实时调整开关器件的工作状态，以保持稳定的输出电压。

此外，控制电路还可以实现一些功能，如过压保护、欠压保护和输出电压调节等，从而提高系统的可靠性和性能。

总的来说，buck转换器的工作原理简单而有效。

通过合理地设计电路结构和控制策略，可以实现高效、稳定的电压转换，广泛应用于
各种电子设备中，如手机充电器、电源适配器等。

希望通过本文的介绍，读者能对buck转换器的工作原理有所了解，从而更好地应用于实际工程中。

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。

电流源型buck变换器工作原理电流源型buck变换器是一种常见的DC-DC降压变换器，它通过将输入电压降低到一个较低的输出电压，实现对电源的调节。

本文将从工作原理的角度，详细介绍电流源型buck变换器的工作原理。

一、概述电流源型buck变换器是一种非绝缘型DC-DC降压变换器，常用于电源管理系统中。

它通过周期性地将输入电压切换到输出端，以实现电源的降压调节。

该变换器由输入电容、功率开关、能量存储元件和输出电路组成，其中功率开关由控制电路控制开关周期和开关频率。

二、工作原理1. 初始状态：在开关关闭时，输入电压施加在能量存储元件（电感或电容）上，同时输出电路断开，此时能量存储元件储存了输入电压的能量。

2. 第一阶段：当控制电路检测到需要输出电压降低时，开关被打开，输入电压施加在能量存储元件上，并将其充电。

同时，输出电路中的二极管导通，使能量存储元件的电能转移到输出电路上。

在这个阶段，能量存储元件充电并向输出电路提供能量。

3. 第二阶段：当能量存储元件充电到一定程度时，控制电路关闭开关，切断输入电压。

此时，存储在能量存储元件中的电能被释放，流向输出电路。

通过控制电路的切换，能量存储元件的电能以一定的频率和占空比转移到输出电路上。

4. 重复操作：上述过程周期性重复，以实现对输入电压的降压调节。

通过调整开关频率和占空比，可以实现不同输出电压的调节。

三、优点和应用电流源型buck变换器具有以下优点：1. 体积小、效率高：由于其非绝缘结构，可以实现较小的体积和较高的效率。

2. 抗干扰能力强：由于其工作原理上的特点，电流源型buck变换器对输入电压波动和负载变化具有较好的抗干扰能力。

3. 输出电压稳定：通过控制电路的精确控制，可以实现稳定的输出电压。

电流源型buck变换器广泛应用于各种领域，如电源管理、通信设备、工业自动化等。

在电源管理系统中，它常用于对电池进行充电或电源输出电压的调节。

在通信设备中，它用于对供电电压进行稳定调节，以确保设备正常运行。

题目： Buck变换器工作原理分析与总结目录一、关于Buck变换器的简单介绍 (2)1、Buck变换器另外三种叫法 (2)2、Buck变换器工作原理结构图 (2)二、Buck变换器工作原理分析 (3)1、Buck变换器工作过程分析 (3)2、Buck变换器反馈环路分析 (4)3、Buck变换器的两种工作模式 (4)1）Buck变换器的CCM工作模式 (5)2）Buck变换器的DCM工作模式 (6)3）Buck变换器CCM模式和DCM模式的临界条件 (7)4）两种模式的特点 (8)4、Buck变换器电感的选择 (8)5、Buck变换器输出电容的选择和纹波电压 (9)三、Buck变换器工作原理总结 (10)Buck 变换器工作原理分析与总结一、关于Buck 变换器的简单介绍1、Buck 变换器另外三种叫法1. 降压变换器：输出电压小于输入电压。

2. 串联开关稳压电源：单刀双掷开关（晶体管）串联于输入与输出之间。

3. 三端开关型降压稳压电源：1) 输入与输出的一根线是公用的。

2) 输出电压小于输入电压。

2、Buck 变换器工作原理结构图GabcWMV Gd图1. Buck 变换器的基本原理图由上图可知，Buck 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（Pulse Width Modulation ，PWM ）和驱动电路。

二、Buck 变换器工作原理分析1、Buck 变换器工作过程分析图2. Buck 变换器的工作过程为了便于对Buck 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) 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；2) 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。

DC/DC 变换器轻载时三种工作模式的原理及优缺点
目前高频高效的DC/DC 变换器的应用越来越广泛。

通常在满输出负载时，DC/DC 变换器工作于CCM 即连续电流模式。

但是，当系统的输出负载
从满载到轻载然后到空载变化的过程中，系统的工作模式也会发生相应的改变。

下面我们将以降压型Buck 变换器为例说明DC/DC 变换器轻载时的工作模式。

降压型Buck 变换器在轻载有三种工作模式：突发模式、跳脉冲模式和
强迫连续模式。

本文我们将详细的阐述这三种模式的工作原理及优缺点。

在实际的应用中，应该根据系统对输出纹波和效率的具体要求来选取相应的工作模式。

1、跳脉冲模式
对于恒定频率的常规的非同步Buck 控制器，通常电感的电流工作于CCM
连续电流模式，电感的平均电流即为输出的负载电流。

当负载电流降低时，电感的平均电流也将降低；当负载电流降低时一定值，变换器进入临界电流模式。

此时，若负载电流进一步的降低，电感的电流回到0 后，开关周期还没有结束，由于二极管的反向阻断作用，电感的电流在0 值处保持一段时间，然后开关周期结束，进入下一个开在周期，此时变换器为完全的非连续电流模式。

变换器进入非连续电流模式后，若负载电流仍然进一步的降低，为了维持输出电压的调节，高端的开关管的开通时间将减小，直到达到控制器的最小导通时间。

高端的开关管的开通时间达到控制器的最小导通时间后，若负载电流仍然的降低，控制器就必须屏蔽掉即跳掉一些开关脉冲，以维持输出电压的调节。

这种控制方法即为跳脉冲模式。