一、Buck電路的拓撲結構

        Buck是直流轉直流的降壓電路，下面是拓撲結構，作為硬件工程師，這個最好是能夠記下來，了然于胸。

        為啥要記下來，自然是因為這個電路太基礎了，并且誰都會用到，更重要的一點，面試可能會考。。。

上圖是個異步buck，同步buck就是將里面的二極管換成MOS管。

我用異步buck來分析的原因，就是覺得它要復雜一點，多了一個二極管導通壓降，如果異步的明白了，那么同步的自然也明白了。

并且，根據這個拓撲推導的公式也是適用同步Buck的，只需要讓公式里面的二極管壓降為0即可。

二、Buck電路的工作原理。

        工作原理其實非常簡單，上圖中MOS管就是一個開關，只要這個速度夠快（開關頻率夠高），控制好導通與關斷時間（電感充放電時間），配合輸出濾波電容，就可以得到基本穩定的Vo了，也就是輸出電壓。

下面來看下兩個過程，開關導通和開關斷開。

先看開關導通

開關導通時，二極管不導通，我們看電感，電感左邊是Vi，右邊是Vo，因為是降壓，所以左邊大于右邊，那么電感兩端電壓是Vi-Vo，為恒定值。如果把電感電流向右定義為正，那么電感電流是線性增大的，因為L*di/dt=Vi-Vo，那么di/dt=(Vi-Vo)/L=常數。

開關斷開時，電感要續流，會產生反向電動勢，讓二極管導通，二極管導通電壓是Vd。因為二極管陽極接地，所以陰極電壓是-Vd，也就是電感左邊的電壓就是-Vd，右邊的電壓是Vo不變，因此電感兩端電壓是-Vd-Vo。此時電感電流是線性減小的，因為L*di/dt=-Vd-Vo，di/dt=-(Vo+Vd)/L=常數，并且是負值，所以是線性減小的。

三、推導公式

我們推導公式，是為了選型，選擇輸入濾波電容，輸出濾波電容，電感。

那么先把已知條件列出來

首先是輸入電壓Vi，輸出電壓Vo，輸出電流Vo/R，咱總得知道自己想要什么吧，所以這些在設計之初都是已知的。

其次是開關頻率f，這個在芯片選型之后就是確定的了。

再然后就是設計的目標，輸入紋波大小△Vi，輸出紋波大小△Vo。

我們根據這些已知的量，就可以求得電感感量，輸入濾波電容大小，輸出濾波電容大小。

因為計算的基本原理其實就是電容和電感的充放電。所以，我們首先要求的就是開關導通的時間和斷開的時間，或者說是占空比。

這個也非常簡單，我們可以這么想。

在開關導通的時候，電感兩端電壓是Vi-Vo。

在開關斷開的時候，輸出端電壓為Vo，二極管導通，那么電感右側就是Vo，電感左側接的是-Vd，所以此時電感兩端電壓是Vo+Vd。

整個電路穩定之后，因為負載電流恒定，那么一個周期時間之內，在開關導通時電感電流增加的量，要等于開關截止時，電感電流減小的量，即電感充了多少電就要放多少電，不然負載的電流或者電壓就要發生變化。

即一個周期內，電感電流增大量等于減小量。

然后又因為U=Ldi/dt，di/dt=U/L，L不變，所以電感電流變化速度與電壓成正比。

簡單說就是，電感電流上升或下降的斜率與電壓成正比。