buck电路相信很多从事电子类工作的朋友都听过,它说白了就是个直流降压电路,在降压芯片出来之前,它的出场率非常高但是以前仅仅是看过他,不懂它是怎样演变过来的,今天旺哥和大家一起分析学习下它的演变过程。
如上图,应该是降压电路里面最原始的降压方法,Vout=Vin*[R4/(R3+R4)],现在很多采样电路都是使用此电路,这种方虽然简单,但缺点是显而易见的,当功率稍微大一点时,由于R3和R4是串联的,因此在R3上的损耗不容忽视,效率非常低下,因此对此电路进行升级。见下图。
通过变形以后的电路图如上,之前的电阻R3的损耗转移到三极管Q2上来,但是由于是三极管独自承受输入电压和输出电压,因此损耗也很大,效率比较低,现在的三极管是工作在线性状态,那么将它的状态调整到开关状态,是不是就会大大减小损耗呢,可以一试,继续更新电路。
这个是信号开关PWM输出的一个电路,假设这个电路工作周期为Ts,导通的时间是Ton,因此占空比为D=Ton/Ts,这种方式大大减小了损耗,解决了一个问题,又来一个问题,这个电路的缺点就是,Vout的输出高度依赖于开关,导通时Vout有电压,不导通时Vout没电压。但是作为负载,在这一块是不能接受的,因此更新电路。
如图,因为上图必须要有稳定的能量供给才行。因此就要想办法加元件来保证电压不会突变,自然而然电容会闪亮登场,来保证即使Q2不输出电压的情况下,也是通过自身的储能来释放电压,保证输出稳定。但是到这一步仍然会有问题,因为电容两端的电压是不会突变的,因此当开关S1闭合时,相当于电容电压和三极管的输出电压叠加,此时一定会造成电路中产生一个非常大的冲击电流,还有可能会损坏三极管Q2,因此继续升级电路。
如图,当在图中加上储能元件电感T1以后,由于电感两端的电流不能突变,因此三极管Q2闭合时的冲击电流就会指数级减小,从而避免了冲击电流的烦恼,此时又有一个新问题,当三极管Q2断开时,由于电感T1上的电流不能突变,那么就会产生一个非常大的电压尖峰,极有可能会损坏三极管Q2,因此电路继续升级。
升级后的电路图如上,当加上一个续流二极管D1以后,假设三极管Q2突然断开,那么电感T1产生的能量就会通过续流二极管进行续流。
当通过这些步骤以后,你就会发现,一个基础的buck电路就形成了。