一、電感伏秒平衡特性
處于穩定狀態的電感,開關導通時間(電流上升段)的伏秒數須與開關關斷(電流下降段)時的伏秒數在數值上相等,盡管兩者符號相反。這也表示,繪出電感電壓對時間的曲線,導通時段曲線的面積必須等于關斷時段曲線的面積。
二、BUCK的基本概念和原理
基本概念
BUCK轉換器是一種降壓型開關電源轉換器,其工作原理是通過調整開關元件的占空比來控制輸出電壓,保持輸出電壓低于輸入電壓。它廣泛應用于多種電源管理系統中,如充電器、供電模塊等。
基本原理
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基本組成:在結構上,主要由功率開關、儲能電感、續流二極管、儲能電容四個元器件組成;
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工作原理:
通過周期性地開關晶體管,電感存儲能量并在開關閉合時釋放,電容則起到濾波作用,以減少輸出電壓的波動,保證穩定供電。
當功率管開關導通閉合時:輸入電壓Vin加到LC濾波器的輸入端,電感上的電流以固定斜率線性上升。
當功率管開關截止斷開時:由于電感上的電流不能突變,電感中存儲的能量向負載釋放,電感電流通過二極管續流 ,在這個階段,電流波形是一條斜率為負的斜線。
具體如下圖所示:
開關閉合時電感電壓:UL=Uin-Uo;
開關斷開時電感電壓:UL=-Uo;
BUCK輸出電壓:Uo=Uin*Ton/(Ton+Toff);其中D=Ton/(Ton+Toff)為開關導通時間的占空比;(根據伏秒平衡特性)
工作模式
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CCM:連續導通模式(Continuous Conduction Mode),在一個開關周期內,電感電流始終大于零,即在開關周期內電感從不復位;
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DCM:斷續導通模式(Discontinuous Conduction Mode),在一個開關周期內,電感電流出現斷流情況,即在開關周期內電感被適當地復位;
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BCM:臨界導通模式(Boundary Conduction Mode),在一個開關周期內,電感電流最小值剛好為零,即控制器總是等電感電流復位來激活開關管;
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FCCM:強制連續導通模式(Force Continuous Conduction Mode),在同步拓撲結構中,由于低邊 MOS 管的存在,使得電感電流能夠反向,即允許負電流存在,反向電流由電容提供,負載可保持不變。當輸出電流減小時,變換器就不會切換到 DCM 模式,而是轉換到 FCCM 模式。
具體如下圖所示: