Buck變換器原理

　　Buck變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。

1.線路組成

　　圖1（a）所示為由單刀雙擲開關(guān)S、電感元件L和電容C組成的Buck變換器電路圖。圖1(b)所示為由以占空比D工作的晶體管T_r、二極管D₁、電感L、電容C組成的Buck變換器電路圖。電路完成把直流電壓V_s轉(zhuǎn)換成直流電壓V_o的功能。

圖１　Buck變換器電路

2.工作原理

　　當(dāng)開關(guān)S在位置a時(shí)，有圖2 (a)所示的電流流過(guò)電感線圈L，電流線性增加，在負(fù)載R上流過(guò)電流I_o，兩端輸出電壓V_o，極性上正下負(fù)。當(dāng)i_s>I_o時(shí)，電容在充電狀態(tài)。這時(shí)二極管D₁承受反向電壓；經(jīng)時(shí)間D₁T_s后（，t_on為S在a位時(shí)間，T_s是周期），當(dāng)開關(guān)S在b位時(shí)，如圖2（b）所示，由于線圈L中的磁場(chǎng)將改變線圈L兩端的電壓極性，以保持其電流i_L不變。負(fù)載R兩端電壓仍是上正下負(fù)。在i_L<I_o時(shí)，電容處在放電狀態(tài)，有利于維持I_o、V_o不變。這時(shí)二極管D₁，承受正向偏壓為電流i_L構(gòu)成通路，故稱D₁為續(xù)流二極管。由于變換器輸出電壓V_o小于電源電壓V_s，故稱它為降壓變換器。工作中輸入電流is，在開關(guān)閉合時(shí)，i_s>0，開關(guān)打開時(shí)，i_s=0，故i_s是脈動(dòng)的，但輸出電流I_o，在L、D₁、C作用下卻是連續(xù)的，平穩(wěn)的。

圖２　Buck變換器電路工作過(guò)程