一、电感伏秒平衡特性
处于稳定状态的电感,开关导通时间(电流上升段)的伏秒数须与开关关断(电流下降段)时的伏秒数在数值上相等,尽管两者符号相反。这也表示,绘出电感电压对时间的曲线,导通时段曲线的面积必须等于关断时段曲线的面积。
二、BUCK的基本概念和原理
基本概念
BUCK转换器是一种降压型开关电源转换器,其工作原理是通过调整开关元件的占空比来控制输出电压,保持输出电压低于输入电压。它广泛应用于多种电源管理系统中,如充电器、供电模块等。
基本原理
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基本组成:在结构上,主要由功率开关、储能电感、续流二极管、储能电容四个元器件组成;
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工作原理:
通过周期性地开关晶体管,电感存储能量并在开关闭合时释放,电容则起到滤波作用,以减少输出电压的波动,保证稳定供电。
当功率管开关导通闭合时:输入电压Vin加到LC滤波器的输入端,电感上的电流以固定斜率线性上升。
当功率管开关截止断开时:由于电感上的电流不能突变,电感中存储的能量向负载释放,电感电流通过二极管续流 ,在这个阶段,电流波形是一条斜率为负的斜线。
具体如下图所示:
开关闭合时电感电压:UL=Uin-Uo;
开关断开时电感电压:UL=-Uo;
BUCK输出电压:Uo=Uin*Ton/(Ton+Toff);其中D=Ton/(Ton+Toff)为开关导通时间的占空比;(根据伏秒平衡特性)
工作模式
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CCM:连续导通模式(Continuous Conduction Mode),在一个开关周期内,电感电流始终大于零,即在开关周期内电感从不复位;
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DCM:断续导通模式(Discontinuous Conduction Mode),在一个开关周期内,电感电流出现断流情况,即在开关周期内电感被适当地复位;
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BCM:临界导通模式(Boundary Conduction Mode),在一个开关周期内,电感电流最小值刚好为零,即控制器总是等电感电流复位来激活开关管;
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FCCM:强制连续导通模式(Force Continuous Conduction Mode),在同步拓扑结构中,由于低边 MOS 管的存在,使得电感电流能够反向,即允许负电流存在,反向电流由电容提供,负载可保持不变。当输出电流减小时,变换器就不会切换到 DCM 模式,而是转换到 FCCM 模式。
具体如下图所示: