Buck电路工作原理详解PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,BUCK,电路工作原理分析,目录,:,1.BUCK,电路原理图,2.BUCK,电路工作原理,3.,Buck,电路的三种工作模式：,CCM,，,BCM,，,DCM,4.BUCK,电路外围参数与系统工作模式的关系,5.BUCK,电路仿真验证,The future,power,solutions,1,2025/4/29 周二,Buck,电路原理分析,一、,Buck,电路原理图,Buck,电路，又称降压电路，其基本特征是,DC-DC,转换电路，输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。,图一,2,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,Return To Page 6,3,L,N,Buck,电路原理分析,二、,Buck,电路工作原理,1,、基本工作原理分析,当开关管,Q1,驱动为低电平时，开关管关断，储能电感,L1,通过续流二极管放电，电感电流线性减少，,输出电压靠输出滤波电容,C1,放电以及减小的电感电流维持，,等效电路如图三,图三,Return To Page 6,4,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,Return To Page 7,5,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,为,Q,管导通时间，所以，,T,为工作周期，,D,为占空比：,开关管,Q1,关断时，同理,根据,KVL,定律,：,忽略二极管,D,的正向压降，有,即,，可以得出：,伏秒积平衡,6,Buck,电路原理分析,1,、,CCM Mode,：,三、,Buck,电路的三种工作模式：,CCM,，,BCM,，,DCM,所以，平均电流,为电流的平均值。参照图四电感电流波形，一个周期内面积为,负载电流,I,O,与电感电流的关系，,在一个周期内进行分析，负载电流即为在一个,周期内电流的平均值，,参考图四,。,电流的平均值在数学上的表达式为：,，即在一个周期内电流函数曲线与时间轴所围成的面积除以周期，,7,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,图五,8,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,时，工作模式也逐渐从,CCM,进入,BCM,。根据伏秒积平衡,：,同样，在一个周期进行分析，,9,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,图六,10,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,间。根据伏秒积平衡有：,同样，在一个周期对电感电流进行分析：,11,Buck,电路原理分析,四、外为参数对系统工作模式的影响：,图六,12,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,：,即,当,Q,管导通时,即,13,Buck,电路原理分析,四、外为参数与系统工作模式的关系：,1,、,如果工作在,DCM,模式，则令,I,Lmin,=0,，,T,d,0,，,T,d,=T(1-D),即,14,Buck,电路原理分析,五、,BUCK,电路仿真验证：,图七,15,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：,V,in,=10V,dc,；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，,因此，电阻可定义为,通过上述参数定义以及计算，可以得到相关参数的理论值：,参照图八，可以得出仿真结果，,16,Buck,电路原理分析,蓝色：电感电流,红色：电感电压,绿色：开关驱动,棕色：输出电压,蓝色：电感电流,红色：电感电压,绿色：开关驱动,棕色：输出电压,图八,17,Buck,电路原理分析,2,、,CCM,模式仿真验证：在上述,BCM,分析的基础上，得出储能电感的电感量,80uH,为临界,点，由系统工作在,CCM,的条件，可以将储能电感电感量设置为,120uH,理论计算：,参照图九，可以得出仿真结果，,18,Buck,电路原理分析,蓝色：电感电流,红色：电感电压,绿色：开关驱动,棕色：输出电压,图九,19,Buck,电路原理分析,3,、,DCM,模式仿真验证：在上述,BCM,分析的基础上，得出储能电感的电感量,80uH,为临界,点，由系统工作在,DCM,的条件，可以将储能电感电感量设置为,40uH,。重点验证输入输,出电压关系以及输出平均电流关系。,由图十的仿真波形可以得出，消磁时间,T,d,=16.311uS,I,Lmax,=2.353A,V,o,=6.120V,20,蓝色：电感电流,红色：电感电压,绿色：开关驱动,棕色：输出电压,图十,Buck,电路原理分析,21,Boost,电路,Buck-Boost,电路,22,Boost,电路,Buck-Boost,电路,23,