Buck变换器的工作原理结构及其过程分析

　　为了便于对Buck变换器基本工作原理的分析，我们首先作以下几点合理的假设：
　　1）开关元件M1和二极管D1都是理想元件。它们可以快速的导通和关断，且导通时压降为零，关断时漏电流为零;
　　2）电容和电感同样是理想元件。电感工作在线性区而未饱和时，寄生电阻等于零。电容的等效串联电阻（EquivalentSeriesResistance，ESR）和等效串联电感（EquivalentSeriesinductance，ESL）等于零;
　　3）输出电压中的纹波电压和输出电压相比非常小，可以忽略不计。
　　4）采样网络R1和R2的阻抗很大，从而使得流经它们的电流可以忽略不计。
　　在以上假设的基础上，下面我们对Buck变换器的工作过程进行分析。
　　如图1所示，当开关元件M1导通时，电压V1与输出电压Vdc相等，晶体管D1处于反向截至状态，电流01DI。电流11LMII流经电感L1，电流线性增加。经过电容C1滤波后，产生输出电流OI和输出电压OV。采样网络R1和R2对输出电压OV进行采样得到电压信号SV，并与参考电压refV比较放大得到信号。如图1（a）所示，信号eaV和线性上升的三角波信号trV比较。当eatrVV时，控制信号WMV和GV跳变为低，开关元件M1截至。
　　此时，电感L1为了保持其电流1LI不变，电感L1中的磁场将改变电感L1两端的电压极性。这时二极管D1承受正向偏压，并有电流1DI流过，故称D1为续流二极管。若OLII1时，电容C1处于放电状态，有利于输出电流OI和输出电压OV保持恒定。开关元件截至的状态一直保持到下一个周期的开始，当又一次满足条件treaVV时，开关元件M1再次导通，重复上面的过程。
　　由分析可得，Buck变换器的工作过程可分为两部分：
　　1）开关（晶体管）导通：二极管D1截止;电感电流线性增加并储能;电容充电储能;输出电压Vo。
　　2）开关（晶体管）关断：二极管D1导通;电感释放能量;电容放电;输出Vo。
　　四、Buck变换器的两种工作模式
　　按电感电流1LI在每个周期开始时是否从零开始，Buck变换器的工作模式可以分为电感电流连续工作模式（ConTInuousConducTIonMode，CCM）和电感电流不连续工作模式（DisconTInuousConductionMode，DCM）两种。两种工作模式的主要波形图如图2.4所示。下面分别对这两种工作模式进行分析。

原作者：北京稳固得电子

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