今天就谈谈比较简单的非隔离拓扑--buck(降压)电路。
buck电路的电路图如图1所示
晶体管Q1与直流输入电压Vin串联,通过Q1硬开通和硬关断,在V1处产生方波电压。采用恒频控制方式,占空比可调,Q1导通时间为Ton。Q1导通时,V1点电压为Vin,电流通过串接电感L流入输出端,同时电感L和电容C进行储能。Q1关断时,电感L产生反电动势,使V1点电压迅速下降到零,并变负值至被二极管D钳至于-0.8伏,同时电感L和电容C释放能量为负载提供能量。
输出电压Vout=Vin*(Ton/T),即输出电压为输入电压乘以占空比(工作在连续工作模式)。
通过采样电压反馈回来改变Q1的导通时间的,使采样电压总是等于参考电压。来达到输出电压的稳定。
在不连续工作模式下占空比与负载电流有关。工作于连续模式时,占空比保持恒定,不随负载电流而改变;工作与不连续模式时,占空比岁负载电流减小而改变。因此工作于不连续模式时,控制环路的设计比较困难,设计是尽量使电路工作在连续模式。
器件的选型:电感:电感的选择应该保证直流输出电流为最小规定电流(通常为约为额定负载电流的10%)时,电感电流 保持连续。 L=[5*(Vin-Vout)*Vout*T]/(Vin*Iout) Vin为输入电压,Vout为输出电压,T为周期, Iout为输出额定电流。电感值选用较小时,负载瞬变时,buck电路能够快速的响应。
电容:电容并非是理想电容,等效为寄生电阻R和电感L与理想电容C的串联。输出纹波主要由R和C决定。对很 大范围内不同电压等级不同容值 的常用铝电解电容,其RC的值近似为常数50~80uFΩ。Ro=Vor/0.2Iout C=RC/Ro Vor为纹波电压,RC为50~80uFΩ。
续流二极管:应大于功率开关管的最大集电极电流,即应大于负载电阻上的电流,即大于额定电流Iout
功率开关管:在功率开关管Q1截止期间,其集-射极之间的反向耐压就等于电感L上的反电动势与输出电压Vout 之和,近似等于2Vout V=2.6Vout
上面说了那么多其实就是,buck电路是降压型电路,输出电压是输入电压与其占空比的乘积。器件的选型照上面的公式去计算。使电路工作在连续工作模式下,占空比在20~80%之间最好。