DCDC-Buck电路分析
2024-10-11 09:00
DCDC-Buck电路分析
DCDC电路在我们日常生活中很常用，但很多人不知道什么是DCDC电路，DCDC电路又是如何工作的，接下来就通过这篇文章给大家介绍一下DCDC电路的工作原理。
DCDC电路是直流转直流电路，将某直流电源转变为不同电压值的电路，分为升压型电路（Boost)、降压型电路(Buck)和升降压型电路（Buck-Boost）。这期我们先介绍降压电路。
降压电路和升压电路主要由电感、电容、二极管和开关器件组成。电容两端电压不能突变，电容有通交流、阻直流、通高频、阻低频的特性；通过电感上的电流不能突变，电感有通直流、阻交流、通低频，阻高频的特性；二极管具有单向导电性。根据电感、电容和二极管的特性，通过不同的电路设计，可实现升压和降压功能。
降压型电路
升压型电路
升降压型电路
接下来给大家介绍降压电路的工作原理：降压型电路是一种输出电压≤输入电压的非隔离直流变换器。
当开关S1闭合时，二极管D根据单向导电性截止，电感L被充磁储能，流经电感的电流线性增加，同时给电容C充电，给负载RL提供能量。此时Vout电压缓慢上升，若S1一直闭合则最终Vout会近似等于Vin电压（S1有耗损压降），电流流向如下图所示。
开关导通，电流流向
当开关管S1断开时，储能电感L通过续流二极管D放电，电感电流IL线性减少，若S1一直保持关断，则Vout会最终降至0V。电容的作用为储能、滤波，使负载两端电压更加的平滑。电流流向如下图所示。
开关导通，电流流向
当开关导通时，通过电感上的电流不能突变，流经电感的电流线性增加，由于电路是连续导通的（CCM工作模式），所以
不会降到0值，此时
=
，二极管处于截止状态，所以
=0。开关S1刚导通时，电路电流比较小，此时电容仍处于放电状态，当电路电流达到一定值时，电容停止放电，电源给电容进行充电。
当开关关断时，电感进行放电，此时电感上的电流线性减少，二极管导通，
=
，由于开关断开，二极管左边的电路无法导通，此时
=0；电容此时仍处于充电状态，电感给电容进行充电，当电路电流逐渐减小到一定值时，电容进行放电。具体电路各元件的电流变化如下图所示。
降压电路工作时各元件电流分析图
降压电路的占空比计算：
（
-
）×
×
= 0
（根据电感伏秒平衡得出。电感伏秒平衡：在稳态条件下电感两端电压在一个开关周期内的平均值为零。）
（
-
）×
= 
×
=
= 
=D
其中，D为降压电路的占空比；
为开关关断时间;
为开关导通时间；
为整个周期时间。
= 
×D，因此，控制开关管导通占空比可以控制输出电压。
按上述描述，DCDC电路是一个直流转直流电路，利用电感的充放电、二极管的单向导电性以及开关的通断时间来达到想要的电压值。以上便是本次DCDC-Buck电路分析的全部内容，感谢大家的阅读！
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