BUCK拓?fù)?
BUCK電路是一個降壓型電路,可以把一個比較高的直流電壓變換成一個比較低的直流電壓。BUCK電路主要有4個元件,一個是功率開關(guān)SW,第二個是儲能電感L,第三個是續(xù)流二極管,第四個是輸出濾波電容C,
在開關(guān)在開ON和關(guān)OFF兩個不同的時間段里面都能產(chǎn)生感生電動勢。在開關(guān)閉合的時間,電流到達(dá)L,由于電感L的電流增加磁通也增加,因此電感產(chǎn)生的感生電動勢阻止電流和磁通的增加。電感的極性是左正右負(fù),在開關(guān)斷開的時間OFF時,電感的磁通在減小,為了減少磁通的減小,極性發(fā)生反轉(zhuǎn)變成右正左負(fù)。
在開關(guān)導(dǎo)通時Ton時BUCK電流里的整個電路中存在三種電壓,一種是輸入電壓Vin,一種輸出電壓Vout,還有一個是電感感生電動勢VL。
根據(jù)基爾霍夫定律在一個回路里面電壓總和為0,因此Vin=VL+Vout,同時 VL=Vin-Vout
在開關(guān)斷開TOFF時Vin撤出這個回路,此時電感電壓VL變成右正左負(fù),此時整個BUCK電路中只有兩個電壓VL和Vout,根據(jù)基爾霍夫定律可得:VL=Vout
在一般情況下,在開關(guān)Ton和TOFF狀態(tài)下電感兩端產(chǎn)生的電動勢是不同的,正是因為有這個特性我們才能通過BUCK電路把一個高電壓變換成低電壓。
根據(jù)電磁感應(yīng)定律電感兩端產(chǎn)生的電動勢等于磁通變換率。磁通的變換率等于電感感生電動勢VL乘變化的時間ΔT因此
根據(jù)電磁感應(yīng)定律:VL=N*ΔΦ/ΔT這里的N*ΔΦ實際上是指電感傳遞儲存的能量的多少。
假設(shè)在某一時刻電感在Ton狀態(tài)下儲存的能量等于開關(guān)閉合時釋放的能量,這種狀態(tài)體現(xiàn)了能量守恒規(guī)律。
能量守恒定律:(N*ΔΦ)Ton=(N*ΔΦ)TOFF
根據(jù)伏秒平衡原則,開關(guān)電源穩(wěn)定工作狀態(tài)下,加在電感兩端的電壓乘以導(dǎo)通時間等于關(guān)斷時刻電感兩端電壓乘以關(guān)斷時間。
伏是電壓,秒是時間,可以理解成Ton狀態(tài)下電壓乘時間的乘積與TOFF狀態(tài)下電壓乘時間相等,
伏秒平衡:(Vin-Vot)*Ton=Vout*TOFF
BUCK電路開關(guān)周期
Ton是開啟時間,TOFF是關(guān)斷時間
Ts是時間周期,因此 Ts=Ton+TOFF
D=Ton/ts 小于1
Vout=Vin*D Vin乘小于1的數(shù)等于Vout,因此BUCK電流是一個降壓型電路,降壓的程度取決于開關(guān)開啟的時間占周期的比例,也就是占空比大小。