Buck电路工作原理以及三种工作模式分析

一、Buck电路原理图

　　

　　Buck电路，又称降压电路，其基本特征是DC-DC转换电路，输出电压低于输入电压。输入电流为脉动的，输出电流为连续的。

　　二、Buck电路工作原理

　　当开关管Q1驱动为高电平时，开关管导通，储能电感L1被充磁，流经电感的电流线性增加，同时给电容C1充电，给负载R1提供能量。等效电路如图二

　　

　　图二

　　当开关管Q1驱动为低电平时，开关管关断，储能电感L1通过续流二极管放电，电感电流线性减少，输出电压靠输出滤波电容C1放电以及减小的电感电流维持，等效电路如图三

　　

　　图三

　　三、Buck电路的三种工作模式：CCM，BCM，DCM

　　1、CCM Mode：关键点原件波形见图四

　　

　　图四

　　开关管Q1导通时，根据KVL定律：

　　

　　

　　2、BCM Mode：关键点原件波形见图五

　　

　　图五

　　

　　3、DCM Mode：关键点原件波形见图六

　　

　　图六

　　

　　四、外为参数对系统工作模式的影响：

　　

　　图七

　　

　　五、BUCK电路仿真验证：

　　

　　图八

　　

　　

　　2、CCM模式仿真验证：在上述BCM分析的基础上，得出储能电感的电感量80uH为临界点，由系统工作在CCM的条件，可以将储能电感电感量设置为120uH，理论计算：

　　

　　参照图十，可以得出仿真结果，

　　

　　

　　3、DCM模式仿真验证：在上述BCM分析的基础上，得出储能电感的电感量80uH为临界点，由系统工作在DCM的条件，可以将储能电感电感量设置为40uH。重点验证输入输出电压关系以及输出平均电流关系。