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Buck電路的工作波形

jf_78858299 ? 來源:硬件十萬個(gè)為什么 ? 作者: 硬十 ? 2023-04-27 16:49 ? 次閱讀

Buck電路雖然是我們?nèi)粘9ぷ髦薪?jīng)常用到的電路,因?yàn)槠錁?gòu)造有多種情況,各個(gè)廠家有一些自己定義的命名,導(dǎo)致很多工程師理解上會(huì)有差異和錯(cuò)誤。如前文所述,Buck電路分為同步Buck控制器和非同步Buck控制器,我們分別看下兩種電路的各個(gè)環(huán)節(jié)的波形。

①非同步Buck電路

完整的非同步Buck電路如圖5.9所示。

圖片

圖5.9 非同步Buck典型電路

注意圖中,字母標(biāo)識(shí)位置。

我們先看功率路徑(能量傳遞路徑)的波形。首先輸入的是一個(gè)直流電壓Vin,電壓稍微高一些,例如直流12V、24V、48V等等。最終輸出的電壓也是一個(gè)直流電壓Vout,是我們最終生成的供電電壓,例如直流5V、3.3V等。

開關(guān)管MOSFET在圖中為Q1, Vin接在開關(guān)管的一端,波形如圖5.10(a)所示。通過Q1導(dǎo)通和關(guān)斷,在Phase點(diǎn)產(chǎn)生方波電壓, 波形如圖5.10(b)所示。控制開關(guān)管的控制信號(hào)保持周期值不變,通過調(diào)整占空比,控制通過Q1的導(dǎo)通時(shí)間T on ,通過控制導(dǎo)通時(shí)間控制高壓的時(shí)間,來調(diào)整輸出的能量。Q1導(dǎo)通時(shí),Phase點(diǎn)電壓為Vin(Q1導(dǎo)通時(shí),理想狀態(tài)我們可以認(rèn)為Q1完全導(dǎo)通電阻為0),電感兩端的電壓分別為Vin和Vout,電流通過串接電感L1流入輸出端。

Q1關(guān)斷時(shí),二極管參與電流回路,與電感串聯(lián),通過功率電流,為輸出供電。電感L1會(huì)保持原來的電流方向,并且試圖保持原來大小,成為了一個(gè)能量提供的器件,瞬間形成了一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)。電感右邊的電壓仍然是輸出電壓,電感的左邊會(huì)從Vin瞬間變成一個(gè)負(fù)壓。二極管從截止?fàn)顟B(tài),變成正向?qū)顟B(tài),二極管的正端為0V(GND),它因?yàn)橛姓驅(qū)▔航担湄?fù)端的電壓是一個(gè)負(fù)壓。此時(shí)Phase點(diǎn)的電壓也就變成了一個(gè)負(fù)壓。

結(jié)合Q1開關(guān)的過程,我們可以發(fā)現(xiàn)Q1的Phase點(diǎn)電壓波形是一個(gè)矩形波。

采樣電阻R1和R2檢測(cè)輸出電壓Vout,如圖5.10(c),兩個(gè)電阻分壓后輸出一個(gè)電壓如圖5.10(d)所示,并將其輸入誤差放大器(EA)與參考電壓Vref進(jìn)行比較,如圖5.10(e)。被放大誤差電壓Vea被輸入到脈沖調(diào)制器(電壓比較器)中。這個(gè)比較器的另一個(gè)輸入是周期為T的鋸齒波如圖5.10(f)所示,圖中的案例為幅值3V。PWM電壓比較器產(chǎn)生的矩形脈沖波。聽從鋸齒波的起點(diǎn)開始到鋸齒波與誤差放大器輸出電壓交點(diǎn)結(jié)束。因此PWM輸出的脈沖寬度Ton與誤差放大器EA輸出的電壓成正比,如圖5.10(g)所示。

PWM脈沖輸入到電流放大器(驅(qū)動(dòng)器)并以負(fù)反饋方式控制開關(guān)管Q1的通斷。

圖片

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