降压式变换电路(Buck电路)详解

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buck降压升压电路知识

(2)Boost 电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0 大于输入电压 Ui，极性相同。
(3)Buck-Boost 电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压 U0 大于或小于输入电压 Ui，极性相反，电感传输。
(4)Cuk 电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压 U0 大于或小于输入电压 Ui，极性相反，电容传输。
首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。
我在网上查到了 BUCK 电路以下的一些驱动方式，现给大家分享一下！
一、引言图一所示的单管降压电源，拓扑很简单，但由于 MOSFET 的源极电位不固定，驱动不是很容易。本文就斩波电源的不同驱动方式，分别就其电路的复杂性、驱动脉冲质量、价格成本以及工作频率的适应性等方面进行了分析和比较。二、各种驱动电路分析 1、电平转换直接驱动
3、变换 MOSFET 的位置，直接驱动
如图四所示，将 MOS 管移到供电电源的负端，就可用 IC 输出的信号直接驱动。优点是驱动成本低，缺点一是输出地悬浮，抗干扰性差；二是不能直接引进反馈，需要再加光耦隔离传送。 4、变压器直接隔离驱动
图 5 所示这种直接驱动方法的突出优点是成本最低，但由于变压器只能传递交流信号，因此输出的正负脉冲幅值随占空比而变，只适用于占空比在 0.5 左右、而且变化不大的情况。同时由于变压器的负载是 MOS 管的输入电容，驱动脉冲的前后沿一般不会很理想。 5、有源变压器驱动
参数带入：
Ipmax≈22.3393939A Ipmax 取 22.34A
4.输出功率最大（Pmax），当 MOS 管导通时的电感电流 Ion 为： Ion＝（2*Pout-Ip*Vin*η）/(Vin*η) （6）参数带入：

降压式变换电路（Buck电路）原理详解

降压式变换电路（Buck电路）原理详解⼀、BUCK电路基本结构开关导通时等效电路开关关断时等效电路⼆、等效的电路模型及基本规律（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，⽽抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微⼩纹波uripple(t) 。

（2）电路⼯作频率很⾼，⼀个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很⼩，相对于电容上输出的直流电压Uo有：电容上电压宏观上可以看作恒定。

电路稳态⼯作时，输出电容上电压由微⼩的纹波和较⼤的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的⼩纹波近似原理。

（3）⼀个周期内电容充电电荷⾼于放电电荷时，电容电压升⾼，导致后⾯周期内充电电荷减⼩、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直⾄达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果⼀个周期内放电电荷⾼于充电电荷，将导致后⾯周期内充电电荷增加、放电电荷减⼩，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直⾄达到充放电平衡，最终维持电压不变。

这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态⼯作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态⼯作时的⼀个普遍规律。

（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；⽽当开关S置于2位时，电感电流减⼩，电感释能。

假定电流增加量⼤于电流减⼩量，则⼀个开关周期内电感上磁链增量为：此增量将产⽣⼀个平均感应电势：此电势将减⼩电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致⼀个周期内电感电流平均增量为零；⼀个开关周期内电感上磁链增量⼩于零的状况也⼀样。

这种在稳态状况下⼀个周期内电感电流平均增量（磁链平均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。

这也是电⼒电⼦电路稳态运⾏时的⼜⼀个普遍规律。

三、电感电流连续⼯作模式（CCM）下稳态⼯作过程分析。

DCDC降压BUCK变换的基本介绍

G ′ig ( s ) ≈
其中： G ′vc 0 =
ωp =
F1 1 1 π 1 ，ωzc = ，Qp = ，ωn = ，ωzp = RC RC C π [ mcD′ − 0.5] Ts RC
F1 = 1+
RT s L
( mcD ′ − 0.5) ， F 2 = D[ mcD ′ − (1 −
D )] 2
Buck 变换器在峰值电流控制下的 CCM 小信号传递函数
张兴柱博士（1）峰值电流型控制的传递函数框图（电压开环）
ˆ vo( s)
iˆ( s) L
ˆ vg ( s)
ˆ vo( s) = Gvd × d (s) + Gvg × vg (s) − Z out × ˆ(s) ˆ ˆ io
ˆ i o(s )
Buck 变换器的 CCM 稳态关系
张兴柱博士（1）电路原理图
Is
Vg
L
s
IL
D
Io
C
Vo
R
（2）CCM 稳态关系
= DVg 输入/输出电流关系： Ig = DI o 其它关系： IL = I o R Rg = 2 D
输入/输出电压关系： Vo
1
Buck 变换器的 DCM 稳态关系
Buck 变换器的 DCM 稳态关系
Gig ( s ) =
Gii( s ) =
其中： ω 0 =
1 1 ， Q= ω 0[ L R + ( RL + RC ) C] LC
RL 1 1 , ωzc = , ωzp = L RC C RC
ωzL =
1
Buck 变换器的 DCM 小信号传递函数
Buck 变换器的 DCM 小信号传递函数

BUCK-BOOST-BUCK-BOOST电路的原理

BUCK BOOST BUCK/BOOST电路的原理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。

、Boost变换器：也称升压式变换器,是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器.开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作.电感Lf在输入侧，称为升压电感。

Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式、Buck/Boost变换器:也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。

Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。

LDO的特点：①非常低的输入输出电压差②非常小的内部损耗③很小的温度漂移④很高的输出电压稳定度⑤很好的负载和线性调整率⑥很宽的工作温度范围⑦较宽的输入电压范围⑧外围电路非常简单，使用起来极为方便DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波.斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts（易产生干扰）。

其具体的电路由以下几类:】（1）Buck电路—-降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。

（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压U0大于输入电压Ui，极性相同。

（3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

buckboost升降压开关电路原理

buckboost升降压开关电路原理Buck-Boost升降压开关电路原理一、引言Buck-Boost升降压开关电路是一种常用的电源变换电路，可以将输入电压进行升压或降压，以满足不同电子设备的电源需求。

本文将介绍Buck-Boost升降压开关电路的原理及其工作方式。

二、Buck-Boost升降压开关电路的原理Buck-Boost升降压开关电路是一种非绝缘型直流-直流变换电路，通过开关器件的开关控制，实现输入电压的升压或降压。

其基本原理如下：1. Buck-Boost升降压原理Buck-Boost升降压电路是通过改变开关器件的导通和截止状态，使得输入电压可以在输出端实现升压或降压。

当开关器件导通时，输入电压通过电感储能，使得输出电压升高；当开关器件截止时，电感释放储能，输出电压降低。

通过控制开关器件的导通与截止时间比例，可以实现不同的输出电压。

2. Buck-Boost开关电路的工作周期Buck-Boost升降压开关电路的工作周期分为导通状态和截止状态两个阶段。

在导通状态下，开关器件导通，电感储能；在截止状态下，开关器件截止，电感释放储能。

通过控制开关器件的导通与截止时间比例，可以调节输出电压的大小。

3. Buck-Boost升降压开关电路的控制方法Buck-Boost升降压开关电路可以通过不同的控制方法来实现对输出电压的调节。

常用的控制方法有：(1) 周期控制：通过改变导通与截止时间比例来调节输出电压。

(2) 脉宽调制：通过改变开关器件的导通脉宽来调节输出电压。

(3) 调制比控制：通过改变导通时间与截止时间的比值来调节输出电压。

三、Buck-Boost升降压开关电路的优势Buck-Boost升降压开关电路具有以下优势：1. 宽输入电压范围：Buck-Boost电路可以适应较宽的输入电压范围，适用于不同的电源输入。

2. 高效率：开关器件的导通和截止状态可以实现能量的储存和释放，减小了能量损耗，提高了整体转换效率。

Buck变换器浅析

Buck电路工作原理介绍DC-DC变换器按功率开关电路的结构形式来分，可分为非隔离型（主电路中无高频变压器），隔离型（主电路中有高频变压器），以及具有软开关特性的谐振型等。

非隔离型直流变换器，有三种基本的电路拓扑：降压（Buck）型，升压（Boost）型，反相（Buck-Boost即降压-升压）型，以下详细介绍Buck变换器。

1 Buck变换器电路构成Buck变换器又称为降压电路，其基本拓扑如图1所示图1 Buck电路拓扑结构电路主要元器件包括开关管T（物理实现可以用IGBT，MOSFET），续流二极管D，储能电感L，输出滤波电容C及负载电阻R。

输入直流电源为U s，输出直流电压为U o。

2 Buck变换器工作原理Buck变换器工作在电感电流连续模式下的工作原理如下：开关管的导通与关断受控制电路输出的驱动脉冲控制。

如图1所示，当控制电路脉冲输出高电平时，开关管导通，如图2（a）所示，续流二极管D阳极电压为零，阴极电压为电压电压Us，因此反向截止，开关上流过电流i s流经电感L 向负载R供电；此时L中的电流逐渐上升，在L两端产生左端正右端负的自感电势阻碍电流上升，L将电能转化为磁能存储起来。

经过时间t on后，控制电路脉冲为低电平，开关管关断，如图2（b）所示，但L中的电流不能突变，（a）开关管导通（b）开关管关断图2电流连续模式下 Buck 变换器等效电路这时电感L 两端产生右端正左端负的自感电势阻碍电流下降，从而使D 正向偏置导通，于是L 中的电流经D 构成回路，电流值逐渐下降，L 中储存的磁能转化为电能释放出来供给负载R 。

经过时间t off 后，控制电路脉冲又使开关管导通，重复上述过程。

滤波电容C 的作用是为了降低输出电压U o 的脉动。

续流二极管D 是必不可少的元件，若无此二极管，电路不仅不能正常工作，而且在开关管由导通变为关断时，L 两端将产生很高的自感电势从而损坏开关管。

3 Buck 变换器工作状态及相应元件参数计算为了方便分析稳态特性，简化推导过程，做如下假设：（1）开关管，二极管是理想元件，可在瞬间导通或截止，没有导通压降、导通电阻，截止时无漏电流。

BUCKBOOST电路原理分析

BUCK/BOOST电路原理分析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。

Boost变换器：也称升压式变换器，是一种输出电压高于输入电压的单管不隔离直流变换器。

开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。

电感Lf在输入侧，称为升压电感。

Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式Buck/Boost变换器：也称升降压式变换器，是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器，但其输出电压的极性与输入电压相反。

Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成，合并了开关管。

Buck/Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式，开关管Q也为PWM控制方式。

LDO的特点：① 非常低的输入输出电压差② 非常小的内部损耗③ 很小的温度漂移④ 很高的输出电压稳定度⑤ 很好的负载和线性调整率⑥ 很宽的工作温度范围⑦ 较宽的输入电压范围⑧ 外围电路非常简单，使用起来极为方便DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。

斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制方式，ton不变，改变Ts(易产生干扰)。

其具体的电路由以下几类：(1)Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压 U0小于输入电压Ui，极性相同。

(2)Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压 U0大于输入电压Ui，极性相同。

(3)Buck-Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。

升降压变换电路BuckBoost

工作原理：
T1、T4同时开关，T2、T3同时开关。
当T2、T3开通，而T1、T4关断时，电压Ud加在变压器原边，副边一个二极管导通向负载传递能量。
当T1、T4开通，而T2、T3关断时，电压-Ud(负号表示同名端相反)加在变压器原边，副边另一个二极管导通向负载传递能量。
3.7 直流变换电路的PWM控制技术
UO
N2 N1
DUd
(3.6.2)
与降压变换器（Buck）的输入输出电压公式对比，多了变压器的匝比。
为了满足磁通复位的要求，即开关管关断后，变压器中的磁通能复位，该电路的占空比D不能超过0.5。
3.6 带隔离变压器的直流变换器
3.6.3 推挽式变换器（属于正激式变换器）
图3.6.3 推挽式变换器电路
可求得输入输出电压关系为：
U 0 － 1 D D U d
(3.4.5)
上式中，D为占空比，负号表示输出与输入电压反相
当D=0.5时，U0=Ud；当0.5<D<1时，U0>Ud，为升压变换；当0≤D<0.5时，U0<Ud，为降压变换。
3.4 升降压变换电路
➢3）工作原理：（续）
➢ 采用前几节同样的分析方法可得临界电感值为：
输出纹波电压：在Boost电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0被滤得非常平。然而实际中的电容不可能为无穷大，所以直流输出电压总会有纹波成份。
电流连续时的输出电压纹波为
U 0 DTs U0 RC
上式表明通过选择合适的C值，可以限制输出纹波电压的大小。
3.4 升降压变换电路
• 1) 概述：
• 直流变换电路的常用工作方式主要有两种：
• ① 脉冲频率调制(PFM)工作方式：即维持ton不变，改变TS。一般很少采用。

(完整版)BUCK和BOOST电路

直流BUCK和BOOST斩波电路一、BUCK电路降压斩波电路(Buck Chopper)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。

负载电压的平均值为：Uo=tontUi=on Ui=aUiton+toffT式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。

由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

工作原理为:当在ton状态时，电源为这个电路供电，并对电感和电容充电，负载电压缓慢上升到电源电压。

当toff状态时，电源电压为断开状态，系统供电依靠电感和电容的储能供电。

所以是一个递减的电压。

所以系统的这个工作流程为，周期性的电源供电方式，而输出的负载的电源大小取决于周期中的占空比。

+U iC E+L1U D-C1+R Uo-U GEU DU OtonTU itoffttt V GD-(a)电路图(b)波形图（实验结果）图1降压斩波电路的原理图及波形二、BOOST电路开关管Q也为PWM控制方式，但最大占空比Dy必须限制，不允许在Dy=1的状态下工作。

电感Lf在输入侧，称为升压电感。

Boost变换器也有CCM和DCM两种工作方式升压斩波电路(Boost Chopper)UiI1ton=(UO-Ui) I1toffUo =ton+tofftoffUi=TUitoff上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。

工作原理当开关S在位置a时，如图2(a)所示电流iL流过电感线圈L，电流线性增加，电能以磁能形式储在电感线圈L中。

此时，电容C放电，R上流过电流Io，R两端为输出电压V o，极性上正下负。