【1.20签到】每日问答——buck电路工作原理

我的颈回答时间：2016-1-20 08:50:38

二楼脸熟

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Paderboy 回答时间：2016-1-20 09:18:23

降压式变换电路（Buck电路）详解

一、BUCK电路基本结构

开关导通时等效电路开关关断时等效电路

二、等效的电路模型及基本规律

（1）从电路可以看出，电感L和电容C组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使 us(t)的直流分量可以通过，而抑制 us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压 uo(t)就是 us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。

（2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充
      放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上
      输出的直流电压Uo有：

电容
上电压宏观上可以看作恒定。
电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。

（3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。
   这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。
（4）开关S置于1位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S
  置于2位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于
  电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：

      此增量将产生一个平均感应电势：

      此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的
下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一
个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。
      这种在稳态状况下一个周期内电感电流平均增量（磁链平
均增量）为零的现象称为：电感伏秒平衡。
      这也是电力电子电路稳态运行时的又一个普遍规律。
三、电感电流连续工作模式（CCM）下稳态工作过程分析

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ifif 回答时间：2016-1-20 12:31:49

通过晶体管Q1的硬关断和硬开通，在D1负极处产生矩形波，该矩形波采样恒频控制，占空比可调，Q1导通时间为Ton ，导通时输出电压为VdcTon/To ,To为矩形波的周期。采样电阻R1和R2对输出电压进行检测，输入误差放大器与参考电压比较，并将误差放大后送入脉宽调制器（电压比较器）PWM,PWM电压比较器另外一端接周期为T的锯齿波，比较后产生矩形波。输出的脉冲宽度与误差放大器输出的电压成比例[7]。假设输入电压升高，那么误差放大器输出的电压降低，则Q1的导通时间Ton变短，使输出电压Vo=VdcTon/To保持不变。同理，输入电压下降，则导通时间Ton变长，保持Vo=VdcTon/To不变，导通时间Ton的改变使采样电压一直等于参考电压，保持输出电压的稳定。