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BUCK电路工作原理分析测试电路如下图4.5所示，改变驱动信号占空比，观察输入与输出关系。(a)BUCK测试电路(b)输出波形(c)输出波形图4.5BUCK升压电路(multisim)(a)BUCK测试电路(b)输出波形(c)输出波形BUCK电路是一种降压斩波器，降压变换器输出电压平均值U。总是小于输入电压Ud。一、BUCK电路工作原理Q1导通期间(ton)：电力开关器件导通，电感蓄能，二极管D反偏。等效电路如图5.7(b)所示；Q1关断期间(tff)：电力开关器件断开，电感释能，二极管D导通续流。等效电路如5.7(c)所示；由波形图5.7(b)可以计算出输出电压的平均值为:U=—Jtsu(t)dt=—(J,tonu-dt+Jts0-dt)
。TS00TS0dton则：U0=T^Ud=DUd，D为占空比。S忽略器件功率损耗，即输入输出电流关系为：I==。OUdDdO
o'1(c)⑷图4.6BUCK电路工作过程、电感工作模式分析下图4.7为BUCK电路中电感流过电流情况。0图4.7电感电流波形图电感中的电流iL是否连续，取决于开关频率、滤波电感L和电容C的数值。1.电感电流iL连续模式：⑴在ton期间:电感上的电压为didt由于电感L和电容C无损耗，因此iL从I1线性增长至I2,上式可以写成Ud-UQ—=L义t⑴在ton期间:电感上的电压为didt由于电感L和电容C无损耗，因此iL从I1线性增长至I2,上式可以写成Ud-UQ—=L义tontonton(△I)LUd-U°式中△IL=I2T］为电感上电流的变化量，UO为输出电压的平均值。⑵在t期间:假设电感中的电流i从I线性下降到I,则有，oilL2］=L义toff△I则,toff=L寸O可求出开关周期TS为ton+1off△ILU,
uo(udL-U)△IL"-uo)
fLU°"
dU.D(1-D)^f上式中△【［为流过电感电流的峰一峰值，最大为I2,最小为I］。电感电流一周期内的平均值与负载电流IO相等，即则I=I-、D(1-D)io2L2.电感电流iL临界连续状态变换电路工作在临界连续状态时即有I1=0,由1=Io事D(1-D),可得维2LL=HXd（1-D）o2I0k即电感电流临界连续时的负载电流平均值为：I=叹D(1-D)ok2LO式中Iok为电感电流临界连续时的负载电流平均值。总结：临界负载电流Iok与输入电压Ud、电感L、开关频率f以及开关管T的占空比D都有关。当实际负载电流Io>Iok时，电感电流连续；当实际负载电流Io=Iok时，电感电流处于连续（有断流临界点）；当实际负载电流Io<Iok时，电感电流断流。三、输出纹波电压：在Buck电路中，如果滤波电容C的容量足够大，则输出电压U0为常数。然而在电容C为有限值的情况下，直流输出电压将会有纹波成份。电流连续时的输出电压纹波为：AU—oU(1-D)
8LCfAU—oU(1-D)
8LCf2
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