(1)BUCK电路
BUCK输出电压低于输入电压,输入电流脉动,输出电流连续。 BUCK如下图所示:
当开关管Q当驱动为高电平时,开关管导通,电感L1充磁储能,流过电感的电流线性增加,同时给电容C给负载充电R1提供能量,电流回路如下图所示: 当开关管Q当驱动为低电时,开关管关闭,电感L1储存的能量通过连续二极管放电,电感电流线性降低,输出电压通过输出滤波器电容器C1.放电和电感电流维护减少,整体等效电路如下图所示: BUCK电路工作有三种工作模式:CCM(Continuous Conduction Mode)、BCM(Boundary Conduction Mode)、DCM(Discontinuous Conduction Mode)三种工作模式 (1)CCM模式分析 CCM电路波形如下图所示: 在CCM开关管在模式下Q导通时,根据KVL定律:
化简后得:
其中 为Q管导通时间,所以 ,T工作周期,D为占空比: 开关管Q1关断时,同理依据KVL定律可得: 忽略二极管D的正压降 ,即 (2) 可以从公式(1)、公式(2)和伏秒积平衡中得出:
伏秒积平衡:伏秒平衡的一般应用环境是开关电路。当开关电路稳定运行时,开关周期内的电流变化最终为0,即流过电感的电流增量等于电感电流的减少。根据电感电压的公式:
所以:
因为电感变化量相等,可以有
上式为伏秒平衡 负载电流 在一个周期内分析与电感电流的关系,负载电流是一个周期内电流的平均值,如图4所示,电流的平均值在数学上表达为:
也就是说,电流函数曲线和时间轴周围的面积除以周期为电流的平均值。参照图4中电感电流的波形,一个周期的面积S为:
因此,平均电流为:
(2)BCM模式分析 BCM如下图5所示,对比图4和图5所示,当电感最小电流逐渐减少到零时,电路工作模式也从CCM逐渐进入BCM基于伏秒积平衡的模式:
同样在一个周期内进行分析: