BUCK電路基礎(chǔ)
BUCK電路是一種基于電感儲(chǔ)能原理的DC-DC變換器，其涉及到物理中的電磁感應(yīng)和電能轉(zhuǎn)換的基本原理。在BUCK電路中，通過(guò)控制輸入占空比可變的PWM波切換開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)，將輸入電源提供的直流電壓轉(zhuǎn)換為可調(diào)的低電壓輸出，從而滿足不同電路的供電需求。
具體來(lái)說(shuō)，BUCK電路中的電感在導(dǎo)通狀態(tài)下，將電流通過(guò)電感中心核心的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)化為磁能，并將磁能存儲(chǔ)在電感中。而在斷開(kāi)狀態(tài)下，由于電感的自感作用，磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生電壓，將電磁能轉(zhuǎn)化為電能，并通過(guò)輸出端向負(fù)載供電。因此，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通和斷開(kāi)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了電能在電容和電感之間的周期性轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)，最終輸出穩(wěn)定的直流電壓。
此外，BUCK電路中的電容起到平滑輸出電壓的作用，通過(guò)在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通狀態(tài)下儲(chǔ)存電能，在斷開(kāi)狀態(tài)下釋放電能，平滑輸出電壓波動(dòng)。同時(shí)，為了確保穩(wěn)定輸出電壓，BUCK電路通常采用負(fù)反饋控制，通過(guò)對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，反饋給微控制器，然后微控制器調(diào)節(jié)輸出的PWM波的占空比，控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和斷開(kāi)時(shí)間，使得輸出電壓保持在預(yù)定范圍內(nèi)。
dc-dc降壓電路原理
降壓式（Buck）變換器是一種輸出電壓≤輸入電壓的非隔離直流變換器，Buck變換器的主電路由開(kāi)關(guān)管S1，二極管D，輸出濾波電感L和輸出濾波電容C構(gòu)成，基本工作原理如下：
當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1閉合時(shí)，電感L被充磁儲(chǔ)能，流經(jīng)電感的電流線性增加，同時(shí)給電容C充電，給負(fù)載RL提供能量（如左圖所示），此時(shí)Vout電壓緩慢上升，若S1一直閉合則最終Vout會(huì)近似等于Vin電壓（S1有耗損壓降）；
當(dāng)開(kāi)關(guān)管S1關(guān)斷時(shí)，儲(chǔ)能電感L通過(guò)續(xù)流二極管D放電，電感電流IL線性減少，輸出電壓Vout靠輸出電容C放電Ic以及減小的電感電流IL維持(如右圖所示)緩慢下降，若S1一直保持關(guān)斷，則Vout會(huì)最終降至0V；
按上述描述，Buck輸出電壓Vout曲線近似如下左圖所示：
由此可知，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管S1開(kāi)啟關(guān)斷的占空比，可以控制輸出電壓Vout的大小（如上圖所示）。
一般DCDC集成芯片內(nèi)部會(huì)集成電壓調(diào)節(jié)電路，通過(guò)芯片輸出端接分壓電阻器將輸出電壓采樣到FB(VFB)端，也就是反饋端，與基準(zhǔn)電壓對(duì)比后通過(guò)運(yùn)放輸出一個(gè)電壓，與三角波對(duì)比，產(chǎn)生PWM信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率管，實(shí)現(xiàn)電壓的閉環(huán)控制。
降壓型(Buck)轉(zhuǎn)換器按整流方式不同，分為異步整流型Buck和同步整流型buck：
非同步整流Buck
以上描述的通過(guò)二極管D來(lái)完成的續(xù)流回路，這種屬于非同步整流型Buck轉(zhuǎn)換器，也叫異步Buck轉(zhuǎn)換器（見(jiàn)上圖“異步整流Buck”）。
續(xù)流回路中采用的是二極管，具有單向?qū)щ娦裕恍枰饧与娐房刂破渫〝啵虼怂挥幸粋€(gè)mos管（或者說(shuō)開(kāi)關(guān)管）需要用電路控制，也就不用去強(qiáng)調(diào)同步控制二極管，即可以理解為非同步。
因?yàn)槎O管需要一定導(dǎo)通壓降才能導(dǎo)通，如果輸出電流比較大，那么就會(huì)有比較大的額外消耗，另一方面，如果輸出電壓是比較低的時(shí)候，比如說(shuō)是1.2V，那么二極管導(dǎo)通壓降就占了很大的比例。所以在大電流，小電壓輸出時(shí)候效率偏低。
同步整流Buck
另外還有一種就是同步整流型Buck。同步Buck在電路中續(xù)流回路中使用的也是MOS管（Q2），即上下管都是MOS管，因?yàn)镸OS管本身是需要外部控制的元器件，整流過(guò)程中必須根據(jù)電源的開(kāi)關(guān)時(shí)序同步控制Q1與Q2，所以該電路理解為同步（見(jiàn)右上圖“同步整流Buck”）。
同步Buck的控制較為復(fù)雜，需要額外的驅(qū)動(dòng)電路和控制電路保證電路正常工作，如果死區(qū)時(shí)間處理不當(dāng)，有可能上下管直通，造成MOS管損壞(這是指的是電源控制器外接同步整流MOSFET的情況)。對(duì)于內(nèi)部集成了控制器，上下管的電源管理芯片，由于MOSFET的特性已知，控制和MOSFET集成，可以很好的解決上面提到的控制問(wèn)題，不需要過(guò)多擔(dān)心。
同步和異步的區(qū)別從外部來(lái)看是同步的沒(méi)有續(xù)流二極管。BUCK的輸出電流是分成兩個(gè)部分的，一個(gè)部分是來(lái)自電源，一個(gè)部分是來(lái)自異步電路中的這個(gè)二極管，同步電路把這個(gè)二極管用一個(gè)內(nèi)置的MOSFET給替代了，但是這個(gè)MOSFET的開(kāi)和關(guān)需要芯片內(nèi)部額外的控制電路來(lái)保持和開(kāi)關(guān)MOSFET的相位關(guān)系。
從性價(jià)比、可靠性和高電壓輸出場(chǎng)景表現(xiàn)，優(yōu)先選擇異步BUCK電路。從功耗、效率和非連續(xù)工作場(chǎng)景噪聲表現(xiàn)，優(yōu)先選擇同步BUCK電路。
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