降壓斬波電路原理詳解,電路圖分享-KIA MOS管

降壓斬波電路工作原理

降壓斬波電路（Buck變換器）是直流斬波電路的一種，功能是將直流電變?yōu)榱硪环N固定的或可調(diào)的直流電。工作原理是利用半導(dǎo)體開關(guān)器件（如MOSFET)的周期性通斷，將恒定的直流輸入電壓“斬”成一系列脈沖，再通過電感、電容等濾波元件平滑后，得到低于輸入電壓的平均直流輸出電壓。

電路工作在一個(gè)固定的開關(guān)周期內(nèi)，分為兩個(gè)階段。

導(dǎo)通階段：開關(guān)管導(dǎo)通期間，輸入電源直接向負(fù)載供電，并為電感儲(chǔ)能，此時(shí)負(fù)載電壓等于輸入電壓。

關(guān)斷階段：開關(guān)管關(guān)斷期間，電感中儲(chǔ)存的能量通過續(xù)流二極管釋放，繼續(xù)為負(fù)載供電，此時(shí)負(fù)載電壓近似為零。通過控制開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)周期的比例（即占空比），即可調(diào)節(jié)輸出的平均電壓。

降壓斬波電路原理圖

Buck電路的原理圖如圖所示，電路使用一個(gè)全控型器件V（即開關(guān)管），續(xù)流二極管VD的作用是在V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道，圖中Em為反電動(dòng)勢(shì)，只有在負(fù)載中含有直流電動(dòng)機(jī)或蓄電池時(shí)其值不為0，其余情況可忽略。

通過開關(guān)方式，把一種電壓等級(jí)較高的直流電變換成一種電壓等級(jí)較低的直流電，輸出電壓可由下式計(jì)算：

如下圖b所示，在t=0時(shí)刻驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，電源E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓uo=E，負(fù)載電流i。按指數(shù)曲線上升；在t=t1時(shí)刻，控制V關(guān)斷，負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，通常使串聯(lián)的電感L值較大。

至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等。負(fù)載電流平均值為：

若負(fù)載中L值較小，在V關(guān)斷后至周期末（t2時(shí)刻）之前負(fù)載電流已經(jīng)衰減至零，出現(xiàn)負(fù)載電流斷流的情況，應(yīng)盡量避免該情況的出現(xiàn)。

式中α為占空比，ton為開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間，T為開關(guān)周期，E為輸入端電源電壓，由上式可知，通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間ton，可方便的（如TL494）控制，也可用單片機(jī)、DSP、CPLD等器件完改變輸出電壓大小。在DC/DC電源設(shè)計(jì)時(shí)開關(guān)管可由專用PWM集成電路完成控制。

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