詳解BUCK電路

一、Buck電路原理圖

Buck電路，又稱降壓電路，其基本特征是DC-DC轉換電路，輸出電壓低于輸入電壓。輸入電流為脈動的，輸出電流為連續的。

二、Buck電路工作原理

1、基本工作原理分析

當開關管Q1驅動為高電平時，開關管導通，儲能電感L1被充磁，流經電感的電流線性增加，同時給電容C1充電，給負載R1提供能量。等效電路如圖二

當開關管Q1驅動為低電平時，開關管關斷，儲能電感L1通過續流二極管放電，電感電流線性減少，輸出電壓靠輸出濾波電容C1放電以及減小的電感電流維持，等效電路如圖三

三、Buck電路的三種工作模式：CCM，BCM，DCM

1、CCM (ContinuousConduction Mode),連續導通模式：在一個開關周期內，電感電流從不會到0。或者說電感從不“復位”，意味著在開關周期內電感磁通從不回到0，功率管閉合時，線圈中還有電流流過。

2、DCM，(Discontinuous Conduction Mode)非連續導通模式：在開關周期內，電感電流總會會到0，意味著電感被適當地“復位”，即功率開關閉合時，電感電流為零。

3、BCM（Boundary Conduction Mode），邊界或邊界線導通模式：控制器監控電感電流，一旦檢測到電流等于0，功率開關立即閉合。控制器總是等電感電流“復位”來激活開關。如果電感值電流高，而截至斜坡相當平，則開關周期延長，因此，BCM變化器是可變頻率系統。BCM變換器可以稱為臨界導通模式或CRM（Critical Conduction Mode）。

BCM

1、CCM Mode：關鍵點波形

負載電流IO與電感電流的關系，在一個周期內進行分析，負載電流即為在一個周期內電流的平均值。電流的平均值在數學上的表達式為：

即在一個周期內電流函數曲線與時間軸所圍成的面積除以周期，為電流的平均值。參照圖四電感電流波形，一個周期內面積為

BCM Mode：關鍵點波形

可以得知電感最小電流逐漸減小到零時，工作模式也逐漸從CCM進入BCM。根據伏秒積平衡 ：

DCM Mode：關鍵點波形

電路系統工作在DCM模式下，需要滿足兩個條件，一、電感充磁開始以及消磁結束時流經電感的電流為零；二、電感消磁時間小于開關管關斷時間。根據伏秒積平衡有：

同樣，在一個周期對電感電流進行分析：

四、外圍器件參數對系統工作模式的影響

五、BUCK電路仿真驗證

2、CCM模式仿真驗證：在上述BCM分析的基礎上，得出儲能電感的電感量80uH為臨界點，由系統工作在CCM的條件，可以將儲能電感電感量設置為120uH,理論計算：

參照圖九，可以得出仿真結果，