1、BUCK電路的定義

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，通過控制輸入占空比可變的PWM波切換開關(guān)管的導(dǎo)通和斷開狀態(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。

2、基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在BUCK電路中，開關(guān)管周期性地開關(guān)，使電感儲(chǔ)存能量并將其傳遞到負(fù)載。BUCK電路的輸出電壓與輸入電壓和開關(guān)管的占空比有關(guān)。具體來說，當(dāng)開關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感中的電流會(huì)繼續(xù)流動(dòng)，并產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，使輸出電壓增加。當(dāng)開關(guān)管打開時(shí)，電感中的電流會(huì)繼續(xù)流動(dòng)，并產(chǎn)生正向電動(dòng)勢(shì)，使輸出電壓降低。通過調(diào)整開關(guān)管的占空比，可以控制輸出電壓。

BUCK電路的輸出電壓與輸入電壓和開關(guān)管的占空比有關(guān)。輸出電壓可以使用以下公式計(jì)算：

Vout=Vin×D

其中 Vout 是輸出電壓，Vin 是輸入電壓，D 是開關(guān)管的占空比。開關(guān)管的占空比可以通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間來實(shí)現(xiàn)。

1）電感電流的三種工作模式

(1)?電感的工作模式有三種，分別是連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）、臨界導(dǎo)通模式（BCM）和非連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）。

(2)?在CCM模式下，電感電流不會(huì)到0，意味著在開關(guān)周期內(nèi)電感磁通從不回到0，功率管閉合時(shí)，線圈中還有電流流過。在DCM模式下，電感電流總會(huì)到0，意味著電感被適當(dāng)?shù)亍皬?fù)位”，即功率開關(guān)閉合時(shí)，電感電流為零。在BCM模式下，電感的導(dǎo)通時(shí)間和磁場(chǎng)變化情況介于CCM和DCM之間342.

(3)?以上三種模式的區(qū)別在于電感的導(dǎo)通時(shí)間和磁場(chǎng)變化情況。在CCM模式下，電感電流從不會(huì)到0，意味著在開關(guān)周期內(nèi)電感磁通從不回到0，功率管閉合時(shí)，線圈中還有電流流過。在DCM模式下，電感電流總會(huì)到0，意味著電感被適當(dāng)?shù)亍皬?fù)位”，即功率開關(guān)閉合時(shí)，電感電流為零。在BCM模式下，電感的導(dǎo)通時(shí)間和磁場(chǎng)變化情況介于CCM和DCM之間342. (4)?如何選擇合適的工作模式

①?選擇合適的電感工作模式需要考慮多個(gè)因素，例如電路的負(fù)載、輸入電壓、輸出電壓、開關(guān)頻率等。在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要根據(jù)具體的電路參數(shù)進(jìn)行選擇。

②?如果需要在高負(fù)載情況下工作，連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。在CCM模式下，電感電流從不會(huì)到0，意味著在開關(guān)周期內(nèi)電感磁通從不回到0，功率管閉合時(shí)，線圈中還有電流流過。如果需要在低負(fù)載情況下工作，斷續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）是一個(gè)更好的選擇。在DCM模式下，電感電流總會(huì)到0，意味著電感被適當(dāng)?shù)亍皬?fù)位”，即功率開關(guān)閉合時(shí)，電感電流為零。如果需要在中等負(fù)載情況下工作，則可以考慮使用臨界導(dǎo)通模式（BCM），該模式下的導(dǎo)通時(shí)間和磁場(chǎng)變化情況介于CCM和DCM之間。

3、工作原理

開關(guān)S將輸入電壓Vin斬波成PWM波，再通過LC濾波器輸出直流電壓Vout,調(diào)整PWM波的占空比，即可得到不同的輸出電壓。Vout =Vin *D

環(huán)路： A.?環(huán)路一，開關(guān)閉合時(shí)的電流路徑；環(huán)路二，開關(guān)斷開時(shí)的電流路徑（經(jīng)過續(xù)流二極管的回路）。閉合環(huán)路，變化的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，為了降低EMC，設(shè)計(jì)PCB時(shí)，環(huán)路設(shè)計(jì)應(yīng)該盡量小，同時(shí)，不要干擾了模擬電路，比如反饋回路、增益補(bǔ)償、軟啟動(dòng)、使能電路等。

B.?為了降低功耗，提高降壓效率，功率電感應(yīng)該選取低DCR的，飽和電流為平均電流的4/3（經(jīng)驗(yàn)值）；續(xù)流二極管D選取肖特基二極管，或選擇同步降壓IC（將MOS作為續(xù)流二極管）

C.?為了降低輸出紋波，電感、電容需要選擇合適的值，一般datasheet有推薦，電感值越大，相對(duì)紋波越小，但是，由于電感阻礙電流變化，導(dǎo)致響應(yīng)負(fù)載的速度變慢；電容一般選用鋁電解電容與陶瓷電容（低ESR)的組合；高度有限制或?qū)Τ杀静幻舾袝r(shí)，可以選擇鉭電容，鉭電容溫度特性好，低ESR,壽命長(zhǎng)，但成本高，耐壓差(耐壓最好選擇大于2倍的輸出電壓)

4、常用型號(hào)

TI：德州儀器（Texas Instruments）是一家知名的半導(dǎo)體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如LM2675、LM2677、LM2679等。

ADI：ADI（Analog Devices Inc.）是一家知名的半導(dǎo)體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如ADP2384、ADP2385、ADP2386等。

ST：意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）是一家知名的半導(dǎo)體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如L7987、L7986、L7985等。

ON：安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）是一家知名的半導(dǎo)體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如NCP3065、NCP3066、NCP3067等。

5、選型依據(jù)

選取BUCK電路芯片需要考慮多個(gè)因素，例如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、開關(guān)頻率、效率、尺寸等。以下是一些選型時(shí)需要考慮的因素：

輸入電壓和輸出電壓：需要根據(jù)電路的需求選擇合適的輸入電壓和輸出電壓。通常，芯片的輸入電壓范圍應(yīng)該比實(shí)際輸入電壓范圍寬一些。

輸出電流：需要根據(jù)負(fù)載的需求選擇合適的輸出電流。通常，芯片的最大輸出電流應(yīng)該比實(shí)際輸出電流大一些。

開關(guān)頻率：需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的開關(guān)頻率。通常，開關(guān)頻率越高，芯片的效率越高，但是芯片的成本也會(huì)相應(yīng)增加。

效率：需要選擇高效率的芯片，以減少功耗和熱量。通常，芯片的效率越高，發(fā)熱越少。

尺寸：需要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適尺寸的芯片。通常，尺寸越小，芯片的成本越高。

其他一些情況如功耗等。

6、應(yīng)用場(chǎng)景

電源：BUCK電路可以用于各種類型的電源，例如筆記本電腦電源、手機(jī)充電器、LED驅(qū)動(dòng)器等。

汽車電子：BUCK電路可以用于汽車電子中，例如汽車音響、車載充電器等。

工業(yè)控制：BUCK電路可以用于工業(yè)控制中，例如PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器等。

通信設(shè)備：BUCK電路可以用于通信設(shè)備中，例如路由器、交換機(jī)等。

LED照明：BUCK電路可以用于LED照明中，例如LED燈帶、LED燈泡等。

7、應(yīng)用電路

1）、MP1584

2）TPS54331

審核編輯：黃飛

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