1、BUCK電路的定義

BUCK電路是一種基于電感儲能原理的DC-DC變換器，其涉及到物理中的電磁感應和電能轉換的基本原理。在BUCK電路中，通過控制輸入占空比可變的PWM波切換開關管的導通和斷開狀態，將輸入電源提供的直流電壓轉換為可調的低電壓輸出，從而滿足不同電路的供電需求。

2、基本拓撲結構

在BUCK電路中，開關管周期性地開關，使電感儲存能量并將其傳遞到負載。BUCK電路的輸出電壓與輸入電壓和開關管的占空比有關。具體來說，當開關管關閉時，電感中的電流會繼續流動，并產生反向電動勢，使輸出電壓增加。當開關管打開時，電感中的電流會繼續流動，并產生正向電動勢，使輸出電壓降低。通過調整開關管的占空比，可以控制輸出電壓。

BUCK電路的輸出電壓與輸入電壓和開關管的占空比有關。輸出電壓可以使用以下公式計算：

Vout=Vin×D

其中 Vout 是輸出電壓，Vin 是輸入電壓，D 是開關管的占空比。開關管的占空比可以通過控制開關管的導通時間和截止時間來實現。

1）電感電流的三種工作模式

(1)?電感的工作模式有三種，分別是連續導通模式（CCM）、臨界導通模式（BCM）和非連續導通模式（DCM）。

(2)?在CCM模式下，電感電流不會到0，意味著在開關周期內電感磁通從不回到0，功率管閉合時，線圈中還有電流流過。在DCM模式下，電感電流總會到0，意味著電感被適當地“復位”，即功率開關閉合時，電感電流為零。在BCM模式下，電感的導通時間和磁場變化情況介于CCM和DCM之間342.

(3)?以上三種模式的區別在于電感的導通時間和磁場變化情況。在CCM模式下，電感電流從不會到0，意味著在開關周期內電感磁通從不回到0，功率管閉合時，線圈中還有電流流過。在DCM模式下，電感電流總會到0，意味著電感被適當地“復位”，即功率開關閉合時，電感電流為零。在BCM模式下，電感的導通時間和磁場變化情況介于CCM和DCM之間342. (4)?如何選擇合適的工作模式

①?選擇合適的電感工作模式需要考慮多個因素，例如電路的負載、輸入電壓、輸出電壓、開關頻率等。在實際應用中，通常需要根據具體的電路參數進行選擇。

②?如果需要在高負載情況下工作，連續導通模式（CCM）是一個不錯的選擇。在CCM模式下，電感電流從不會到0，意味著在開關周期內電感磁通從不回到0，功率管閉合時，線圈中還有電流流過。如果需要在低負載情況下工作，斷續導通模式（DCM）是一個更好的選擇。在DCM模式下，電感電流總會到0，意味著電感被適當地“復位”，即功率開關閉合時，電感電流為零。如果需要在中等負載情況下工作，則可以考慮使用臨界導通模式（BCM），該模式下的導通時間和磁場變化情況介于CCM和DCM之間。

3、工作原理

開關S將輸入電壓Vin斬波成PWM波，再通過LC濾波器輸出直流電壓Vout,調整PWM波的占空比，即可得到不同的輸出電壓。Vout =Vin *D

環路： A.?環路一，開關閉合時的電流路徑；環路二，開關斷開時的電流路徑（經過續流二極管的回路）。閉合環路，變化的電流產生磁場，為了降低EMC，設計PCB時，環路設計應該盡量小，同時，不要干擾了模擬電路，比如反饋回路、增益補償、軟啟動、使能電路等。

B.?為了降低功耗，提高降壓效率，功率電感應該選取低DCR的，飽和電流為平均電流的4/3（經驗值）；續流二極管D選取肖特基二極管，或選擇同步降壓IC（將MOS作為續流二極管）

C.?為了降低輸出紋波，電感、電容需要選擇合適的值，一般datasheet有推薦，電感值越大，相對紋波越小，但是，由于電感阻礙電流變化，導致響應負載的速度變慢；電容一般選用鋁電解電容與陶瓷電容（低ESR)的組合；高度有限制或對成本不敏感時，可以選擇鉭電容，鉭電容溫度特性好，低ESR,壽命長，但成本高，耐壓差(耐壓最好選擇大于2倍的輸出電壓)

4、常用型號

TI：德州儀器（Texas Instruments）是一家知名的半導體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如LM2675、LM2677、LM2679等。

ADI：ADI（Analog Devices Inc.）是一家知名的半導體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如ADP2384、ADP2385、ADP2386等。

ST：意法半導體（STMicroelectronics）是一家知名的半導體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如L7987、L7986、L7985等。

ON：安森美半導體（ON Semiconductor）是一家知名的半導體公司，提供各種類型的BUCK芯片，例如NCP3065、NCP3066、NCP3067等。

5、選型依據

選取BUCK電路芯片需要考慮多個因素，例如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、開關頻率、效率、尺寸等。以下是一些選型時需要考慮的因素：

輸入電壓和輸出電壓：需要根據電路的需求選擇合適的輸入電壓和輸出電壓。通常，芯片的輸入電壓范圍應該比實際輸入電壓范圍寬一些。

輸出電流：需要根據負載的需求選擇合適的輸出電流。通常，芯片的最大輸出電流應該比實際輸出電流大一些。

開關頻率：需要根據應用場景選擇合適的開關頻率。通常，開關頻率越高，芯片的效率越高，但是芯片的成本也會相應增加。

效率：需要選擇高效率的芯片，以減少功耗和熱量。通常，芯片的效率越高，發熱越少。

尺寸：需要根據應用場景選擇合適尺寸的芯片。通常，尺寸越小，芯片的成本越高。

其他一些情況如功耗等。

6、應用場景

電源：BUCK電路可以用于各種類型的電源，例如筆記本電腦電源、手機充電器、LED驅動器等。

汽車電子：BUCK電路可以用于汽車電子中，例如汽車音響、車載充電器等。

工業控制：BUCK電路可以用于工業控制中，例如PLC、伺服驅動器等。

通信設備：BUCK電路可以用于通信設備中，例如路由器、交換機等。

LED照明：BUCK電路可以用于LED照明中，例如LED燈帶、LED燈泡等。

7、應用電路

1）、MP1584

2）TPS54331

審核編輯：黃飛

?