dc-dc降压电路原理图 BUCK电路简介和工作原理

时间:2023-11-20作者:佚名

BUCK电路简介

BUCK电路是一种基于电感储能原理的DC-DC变换器,其涉及到物理中的电磁感应和电能转换的基本原理。在BUCK电路中,通过控制输入占空比可变的PWM波切换开关管的导通和断开状态,将输入电源提供的直流电压转换为可调的低电压输出,从而满足不同电路的供电需求。

具体来说,BUCK电路中的电感在导通状态下,将电流通过电感中心核心的磁场转化为磁能,并将磁能存储在电感中。而在断开状态下,由于电感的自感作用,磁场会产生电压,将电磁能转化为电能,并通过输出端向负载供电。因此,通过控制开关管的导通和断开状态,实现了电能在电容和电感之间的周期性转换和调节,最终输出稳定的直流电压。

此外,BUCK电路中的电容起到平滑输出电压的作用,通过在开关管导通状态下储存电能,在断开状态下释放电能,平滑输出电压波动。同时,为了确保稳定输出电压,BUCK电路通常采用负反馈控制,通过对输出电压进行采样,反馈给微控制器,然后微控制器调节输出的PWM波的占空比,控制开关管的导通时间和断开时间,使得输出电压保持在预定范围内。

BUCK电路的基本拓扑:

dc-dc降压电路原理图 BUCK电路简介和工作原理

BUCK电路工作原理四个阶段

BUCK电路的工作原理可以分为四个阶段:

导通阶段:当开关管导通时,电感储存电能,电容充电。

关断阶段:当开关管关闭时,电感和电容之间的能量被传递到负载上,此时电感中的电流仍然存在,它会继续流向负载。

自由轮振荡阶段:在电感电流流向负载后,开关管关闭,此时电感中的电流无法立即消失,因此电感中的能量会反向传回开关管,驱动二极管导通,这个过程称为自由轮振荡。

重复阶段:上述三个阶段重复进行,控制开关管导通的占空比可以通过PWM控制器调整,从而实现输出电压的稳定调节。

BUCK电路输入电压与输出电压的数学关系式:

Vout = Vin x D

其中,Vout为输出电压,Vin为输入电压,D为开关管的占空比,即PWM波的高电平时间与周期之比。

如果考虑到开关管的导通损耗和电感、电容等元件的等效电阻,还需要引入一个效率因子η,得到如下的修正关系式:

Vout = Vin x D x η

其中,η为效率因子,通常在0.8到0.95之间。

需要注意的是,BUCK电路的输出电压通常不能高于输入电压,因为其基本工作原理是通过降压转换实现稳定的输出电压。因此,如果需要得到更高的输出电压,需要使用升压(BOOST)电路或者其他升压转换电路。

dc-dc降压电路原理图

降压式(Buck)变换器是一种输出电压≤输入电压的非隔离直流变换器,Buck变换器的主电路由开关管S1,二极管D,输出滤波电感L和输出滤波电容C构成,基本工作原理如下:

dc-dc降压电路原理图 BUCK电路简介和工作原理

当开关管S1闭合时,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(如左图所示),此时Vout电压缓慢上升,若S1一直闭合则最终Vout会(jìn)似等于Vin电压(S1有耗损压降);

当开关管S1关断时,储能电感L通过续流二极管D放电,电感电流IL线性减少,输出电压Vout靠输出电容C放电Ic以及减小的电感电流IL维持(如右图所示)缓慢下降,若S1一直保持关断,则Vout会最终降至0V;

按上述描述,Buck输出电压Vout曲线(jìn)似如下左图所示:

dc-dc降压电路原理图 BUCK电路简介和工作原理

相关阅读

移位指令带你点亮多盏灯不再是难事

在程序编写的时候,常常会涉及到移位的指令,移位指令可以分为位移位、字移位指令。 本文中提到的是左移位指令SFTL,左移位指令有四个操作数组成,源操作数和它的长度,目标操...
2023-03-29
移位指令带你点亮多盏灯不再是难事

电压跟随器和同相AC放大器电路原理图讲解

一、在图YH1所示同相比例电路中,电压增益Au=( 1 Rf/R1 )。 当R1 趋向无穷大即R1 开路时,Au=1 ;Uo=Ui,输出将以极高的精度跟随输入,参见图YH2; 当Rf=0时,Av=1 Rf/R1=1 0/R1=1,反相输入端电...
2023-08-04
电压跟随器和同相AC放大器电路原理图讲解

控制指示灯每隔1秒依次闪亮一次

大家好!每天学一点,学习更轻松。关注我,感谢大家为我点赞。 我们前面已经学习了SUM指令,SFTLP指令,现在我们看到来继续学习案例吧。 这个案例是要求我们用一个开关控制7个灯...
2023-03-29
控制指示灯每隔1秒依次闪亮一次

画好原理图的几个技巧

很多时候原理图不仅仅是给自己看的,也会给其它人看,如果可读性差,会带来一系列沟通问题。 所以,要养成良好习惯,做个规范的原理图。此外,一个优秀的原理图,还会考虑可测...
2023-04-29
画好原理图的几个技巧

一文看懂电动机保护器的选型方法

本文介绍了电动机保护器的常见类型,电动机保护器的选型方法,智能型电动机保护器的重要功用特征,与电动机保护器选型有关的条件,电动机保护器的非常规类型等,下面具体来了...
2023-06-26
一文看懂电动机保护器的选型方法

热销商品

店铺商用COB超亮服装店轨道灯led射灯婚纱20W30W40W明装导轨射灯

店铺商用COB超亮服装店轨道灯LED射灯婚纱20W30W40W明装导轨射灯,专为商业照明设计,提供均匀而集中的光线输出,确保服装展示和拍摄场景的亮度需求。采用高效能LED光源...
6.46

橡胶密封圈o型圈o形胶圈丁腈油封密封圈垫圈大全防水耐高温修理盒

橡胶密封圈O型圈(O形胶圈)是一种广泛应用于机械、液压、气动及管道系统的关键密封元件,具有结构简单、密封性能可靠、安装便捷等优点。本产品采用优质丁腈橡胶(NBR)材...
1.18

德力西电气活动扳手万用多功能活口小板子工具大全正品大开口板手

德力西电气活动扳手是一款集多功能、高耐用性与精准调节于一体的专业手动工具。采用优质合金钢锻造,经热处理工艺强化,具备出色的抗磨损和抗腐蚀性能。其大开口设计...
6.2

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
5.91

日本进口EIGHT百利加长球头内六角扳手TL-2.5 3 4六棱螺丝刀六方

日本进口EIGHT百利加长球头内六角扳手TL-2.534,专为精密维修与工业装配设计。采用高品质合金钢材质,经热处理工艺打造,具备出色的硬度与耐用性,有效防止磨损与变形。...
4.72

网站栏目